Untitled

International Academy of Science and Higher Education
SPACE, TIME, MATTER: EVOLUTIONARY HARMONY OR THE ORDERED CHAOS
Peer-reviewed materials digest (collective monograph) published following the results
of the LXXX International Research and Practice Conference
and I stage of the Championship in Physics, Mathematics, Chemistry, Earth and Space Sciences
(London, May 13 – May 20, 2014)
MAN-MADE WORLD AS AN INSTRUMENT OF LIFE SUPPORT AND CREATIVE
SELF-EXPRESSION OF MANKIND
Peer-reviewed materials digest (collective monograph) published following the results
of the LXXXI International Research and Practice Conference
and I stage of the Championship in Technical science, Architecture and Construction
(London, May 13 – May 20, 2014)
The events were carried out in the framework of a preliminary program of the project
“World Championship, continental, national and regional championships on scientific analytics”
by International Academy of Science and Higher Education (London, UK)
Published by IASHE
London
2014
Chief editor– J.D., Professor, Academician Pavlov V.V.
Reviewers – experts:
Brian Hurst (UK) - Scientific expert of the System Analysis and Applied Technologies Centre (Sheffield), EngD.
Rena Kasumova (Azerbaijan) – Dr. of Physico-mathematical sciences, Professor.
Nathan Lebrun (France) - HDR, University of Strasbourg Academic Laboratory.
Asfan Asgari-Lemel (Iran, France) - PhD, Expert of an international archaeological community, scientific expert
consultant.
Paolo Simone (Italy) - PhD, Reggio Calabria Engineering College.
Elena Artamonova (Russia) - Doctor of Technical sciences, Professor.
Maciej Zmievski (Poland) - Inventor, owner of 23 author’s patents, PhD.
Michael Gorbiychuk (Ukraine) - Doctor of Technical sciences, Professor, Head of the Department.
Michail Treschalin (Russia) - Doctor of Technical sciences, Professor, Vice Dean of the Faculty of Arts.
Rasmus Skaarberg (Norway) - D.Sc, Chairman of the Board of the ZBGN construction holding.
Murat Adambaev (Kazakhstan) - Candidate of Technical sciences, Professor.
Adam Blake (USA) - D.Sc, Stayer company.
Patrick Laviron (Luxembourg) - State expert of budget projects technical support, DSc.
Scientific researches review is carried out by means of professional expert assessment of the quality of articles and
reports, presented by their authors in the framework of research analytics championships of the GISAP project.
Research studies published in the edition are to be indexed in the International scientometric database “SocratesImpulse” (UK) and the Scientific Electronic Library “eLIBRARY.RU” on a platform of the “Russian Science Citation
Index” (RSCI, Russia). Further with the development of the GISAP project, its publications will also be submitted for
indexation in other international scientometric databases.
“Space, time, matter: evolutionary harmony or the ordered chaos”, “Man-made world as an instrument of life support
and creative self-expression of mankind”: Peer-reviewed materials digest (collective monograph) published following
the results of the LXXX and LXXXI International Research and Practice Conferences and the I stage of the Championship in Physics, Mathematics, Chemistry, Earth and Space Sciences, Technical science, Architecture and Construction
(London, May 13 – May 20, 2014)/International Academy of Science and Higher Education; Organizing Committee: Т.
Morgan (Chairman), B. Zhytnigor, S. Godvint, A. Tim, S. Serdechny, L. Streiker, H. Osad, I. Snellman, K. Odros, M.
Stojkovic, P. Kishinevsky, H. Blagoev – London: IASHE, 2014. - 92 p.)
In the digest original texts of scientific works by participants of the LXXX International Scientific and Practical
Conference and the I stage of Research Analytics Championship in Physics, Mathematics, Chemistry, Earth and Space
Sciences “Space, time, matter: evolutionary harmony or the ordered chaos”; the LXXXI International Scientific and
Practical Conference and the I stage of Research Analytics Championship in Technical science, Architecture and
Construction “Man-made world as an instrument of life support and creative self-expression of mankind” are presented.
ISBN 978-1-909137-50-9
Dear colleagues!
Einstein loved Switzerland. He considered it totally organic.
he used to live in many countries: the United States could be
characterized by fast and bright flow of life, Belgium – slow
thoughtfulness, Germany – cold orderliness, France – breath
of life and impulsiveness… Often in conversations with
friends and colleagues Einstein claimed that the relativity
theory could only be born in Bern. Certainly, the USA offered
considerable prospects and opportunities, Germany – an
invariably close attention to science. But in Switzerland life
in conditions of natural magnificence, spiritual tranquility and
internal feeling of freedom allowed the liberated intelligence
to function with the greatest efficiency.
The scientist thought about all this during his visit to the
Alpine confederation walking along the Kramgasse Street
in Bern. Having reached the house number 49 - former
house of his family, Albert took off his hat and looked into
windows on the second floor of the building leaning on a post
box. Significant moments of his Swiss life flew through the
Einstein's consciousness like a bright kaleidoscope…
Unexpectedly, the person passing by recognized the
outstanding physicist and exclaimed:
- That's impossible! Einstein!!!
- Yes, - the physicist wasn't surprised that clever Swisses
are aware of science news. He smiled. – But, why are you
so amazed to see me here?
- You know, I've heard words that your relativity theory is
the greatest nonsense or the generation of extraterrestrial
mind. But I'd better trust the second version which doesn't
assume your presence on Earth.
- Why is that?
- Look, – the person continued to talk ironically: In fact,
you prove the materiality of space and time. You call them
the source of gravitation. Am I correct?
- Well, relatively correct, I'd say, - the physicist smiled
again.
- Then if I were you, I'd stay in Space forever and
manipulate time and matter: increasing length of life,
accelerating public progress!
- Ah, that's what it is about! – Einstein burst out laughing
and then continued seriously, - But my theory doesn't say
that time can create and change the course of history. It is
about the fact that contrary to all natural laws, huge space
bodies can't do this and a little man can.
This digest includes reports, presented on the LXXX
International research and practice conference “Space,
time, matter: evolutionary harmony or the ordered chaos”,
the LXXXI International research and practice conference
“Man-made world as an instrument of life support and
creative self-expression of mankind” also I stage of the
championship in Architecture, Earth and Space sciences,
Building and Technical sciences, Physics, Mathematics
and Chemistry.
We are sincerely grateful to authors of works presented in
the digest for active participation in international scientific
communications, we congratulate winners and awardees
of relevant research analytical championships and we look
forward to further participation of these scientists in the
International Scientific-Analytical Project of the IASHE
and to their new ideas and scientific innovations.
Yours sincerely, Head of the IASHE International Projects Department
Thomas Morgan
May 30, 2014
London, UK
Уважаемые коллеги!
Эйнштейн любил Швейцарию. Её он считал органичной во всех отношениях. Из тех стран, где ему приходилось жить, Соединенные Штаты отличались быстрым
и ярким течением жизни, Бельгия – неторопливой задумчивостью, Германия – холодной упорядоченностью,
Франция – дыханием жизни и импульсивностью… Часто
в беседах с друзьями и коллегами Эйнштейн утверждал,
что теория относительности со всей неизбежностью могла созреть в его голове только в Берне. Конечно, США
отличались значительными перспективами и возможностями, Германия – неизменно повышенным вниманием
к науке. Но именно в Швейцарии повсеместное присутствие на фоне природного великолепия умиротворенности духа и внутреннего ощущения свободы позволяли
раскрепощенному интеллекту функционировать с наибольшей продуктивностью.
Обо всем этом ученый размышлял в период очередного посещения альпийской конфедерации, прохаживаясь по бернской улице Крамгассе. Дойдя до бывшего
обиталища своей семьи в доме номер 49, Альберт снял
шляпу и облокотившись на почтовую тумбу внимательно вглядывался в окна 2 этажа здания. В сознании
Эйнштейна замысловатым калейдоскопом пронеслись
знаковые моменты его швейцарской жизни…
Неожиданно, проходивший мимо прохожий узнал
выдающегося физика и воскликнул:
- Не может быть! Эйнштейн!!!
- Да, - улыбнулся ему в ответ физик, нисколько не
удивленный тем, что умным швейцарцам не чужды новости науки. – Только вот, что же Вас так изумило в
моем присутствии здесь?
- Знаете, не раз приходилось слышать, что Ваша
теория относительности либо величайшая глупость,
либо порождение внеземного разума. Но я склонен
больше верить во вторую версию, которая не предполагает Ваше присутствие на Земле.
- Почему же?
- Судите сами – продолжил иронично рассуждать
прохожий: Вы, по сути, доказываете материальность
пространства и времени, а также признаете их источниками гравитации. Правильно?
- Ну, скажем так: относительно правильно, - вновь
улыбнулся физик.
- Тогда я на Вашем месте постоянно находился бы в
Космосе и манипулировал бы временем, как материей:
увеличивал бы продолжительность жизни, ускорял бы
общественный прогресс!
- Ах, вот Вы о чем! – расхохотался Эйнштейн и затем
серьезно продолжил, - Только вот моя теория не о том,
что время способно созидать и изменять ход истории. А
о том, что это, вопреки всем естественным законам, не
могут провоцировать огромные космические тела, но может быть подвластно лишь маленькому человеку.
Данный сборник включает доклады, представленные на LXXX Международную научно-практическую
конференцию «Пространство, время и материя: эволюционная гармония или упорядоченный хаос», LXXXI
Международную научно-практическую конференцию
«Рукотворный мир как средство жизнеобеспечения и
творческого самовыражения человечества», а также 1
этап научно-аналитических первенств по архитектуре,
наукам о Земле и Космосе, строительным, техническим, физико-математическим и химическим наукам.
Искренне благодарим авторов представленных в
сборнике произведений за активное участие в международных научных коммуникациях, поздравляем победителей и призеров соответствующих первенств по
научной аналитике, а также с нетерпением ожидаем
дальнейшего участия этих ученых в «Международном
научно-аналитическом проекте МАНВО», их новых
идей и научных разработок.
С уважением и наилучшими пожеланиями, Руководитель Департамента международных проектов МАНВО
Томас Морган
«30» мая 2014 г.
Лондон, Великобритания
National Research Analytics Championship
Azerbaijan
Lithuania
Uzbekistan
Armenia
Ukraine
Open European-Asian Research Analytics Championship
Azerbaijan
Lithuania
Uzbekistan
Armenia
Ukraine
EXPERTS OF CHAMPIONSHIPS AND CONFERENCES
BRIAN HURST (UK)
Scientific expert of the System Analysis and Applied Technologies Centre (Sheffield) , EngD
RENA KASUMOVA (AZERBAIJAN)
Doctor of Physico-mathematical sciences, Professor
Place of work: Baku State University.
Scope of scientific interests: nonlinear optics.
Discoveries and Inventions: 2 copyright certificates and a patent.
Scientific works: more than 100 scientific publications.
Honourary ranks and diplomas: silver and bronze medals VDNH of USSR «For progress
in the development of national economy of USSR»; Medal from the President of Azerbaijan
NATHAN LEBRUN (FRANCE)
HDR, University of Strasbourg Academic Laboratory.
ASFAN ASGARI-LEMEL (IRAN, FRANCE)
PhD, Expert of an international archaeological community, scientific expert consultant
PAOLO SIMONE (ITALY)
PhD, Reggio Calabria Engineering College.
AWARD PROTOCOL № 80k-2014
Following the results of the I stage of the Championship in Physics, Mathematics, Chemistry, Earth and Space Sciences,
held within the framework of the National Research Analytics Championship and the Open European-Asian Research
Analytics Championship, the Championship Organizing Committee and IASHE regional expert council decided to
single out the following reports as the best research works presented at the championships:
OPEN EUROPEAN-ASIAN RESEARCH ANALYTICS CHAMPIONSHIP
Absolute championship
Chemical sciences
Silver decoration,
Money bonus in the amount of Euro 75 and 60 credits
Bronze decoration,
Money bonus in the amount of Euro 50 and 50 credits
Physico-mathematical sciences
Silver decoration,
Money bonus in the amount of Euro 75 and 60 credits
Bronze decoration,
Money bonus in the amount of Euro 50 and 50 credits
Earth and Space Sciences
Bronze decoration,
Money bonus in the amount of Euro 50 and 50 credits
Roman Kljujkov,
Sergei Kljujkov
Elina Khobotova,
Inna Grayvoronskaya
Vaidotas Matutis,
Marijus Grigola
Xojamberdi Tagaev
Roman Kljujkov,
Sergei Kljujkov
Alpha-championship
Physico-mathematical sciences. Section «Discrete mathematic and mathematical cybernetics»
Bronze diploma,
Vaidotas Matutis,
Money bonus in the amount of Euro 25 and 30 credits
Marijus Grigola
Chemical sciences. Section «Chemical sciences - Open specialized section»
Silver diploma,
Roman Kljujkov,
Money bonus in the amount of Euro 35 and 40 credits
Sergei Kljujkov
Bronze diploma,
Elina Khobotova,
Money bonus in the amount of Euro 25 and 30 credits
Inna Grayvoronskaya
Diploma «Scientific Thought Leader»
Geworg Simonian
All the participants of championships except those who were awarded with diplomas receive certificates of participants
of the championship.
May 30, 2014
London, UK
On behalf of the Organizing Committee and the Commission of Experts
of the I stage of the Championship in Physics, Mathematics, Chemistry,
Earth and Space Sciences of the National research analytics championship
and the Open European-Asian research analytics championship
Head of the IASHE International Projects Department
Thomas Morgan
EARTH AND SPACE SCIENCES
ЭВОЛЮЦИЯ ЛОГИК
Клюйков Р.С., аспирант
Клюйков С.Ф., инженер
Приазовский государственный технический университет, Украина
Участники конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
Известно, что логику, как науку о законах и формах рассуждений, создал Аристотель. Но не отмечают причин,
вынудивших его сделать это.
Платон учил Аристотеля [«Государство» VI 511b-c, перевод А.Н. Егунова]: «Вот об этом виде умопостигаемого (что можно
видеть не иначе как мысленным взором (рассудком?)) я тогда и говорил: душа в своем стремлении к нему бывает вынуждена
пользоваться предпосылками (аксиомы?) и потому не восходит к его началу (Истина?), так как она не в состоянии выйти за
пределы предполагаемого и пользуется лишь образными подобиями (формальной логикой?), выраженными в низших вещах,
особенно в тех, в которых она находит и почитает более отчетливое их выражение. Пойми также, что вторым разделом
умопостигаемого я называю то, чего наш разум достигает с помощью диалектической способности. Свои предположения
он не выдает за нечто изначальное («истинные» аксиомы?), напротив, они для него только предположения, как таковые, то
есть некие подступы и устремления к началу всего (идеал, Истина?), которое уже не предположительно. Достигнув его и
придерживаясь всего, с чем оно связано (Идеальная математика?), он приходит затем к заключению, вовсе не пользуясь
ничем чувственным, но лишь самими идеями в их взаимном отношении, и его выводы относятся только к ним».
Учил, что кроме рассудка возможен разум и диалектика. Но Аристотель ничего из «второго раздела умопостигаемого» не
понял. Ограничился только «первым» и сделал всех Вас такими же ограниченными: без разума на уровне рассудка доверять
Аристотелевым «истинным» аксиомам, «не восходить» к Истине, а «пользоваться лишь образными подобиями» её. Так Вам
и надо! Если не желаете самим, без недоуменных комментариев Аристотеля, читать Платона! Надо внимательно прочесть
Платоновы иероглифы, и пусть «Розеттским (вернее – Мариупольским) камнем» служит Вам представленная ниже чёткая
иерархия обобщений «теории идей». Если в сознании всё время иметь три предложенные уровня обобщения идей, то Платон
читается по-иному. Проясняется туман его иносказаний, двусмысленных намёков, мифологических сравнений. Непонятные
умозаключения упорядочиваются строго математически. Бесформенная масса множества идей чётко разделяется тремя
уровнями обобщения. Головоломная диалектика становится простым «походом за Истиной» [1].
До Платона было установлено: Истина вечна и неизменна.
В реальном мире, где всё течёт и изменяется, искать её бесполезно, так как рассудком любые реалии представляются
бесконечным числом идей, никогда не приводя к Истине. Мир, в котором разум приходит к Истине, оперируя неизменными
вечными категориями обобщения, Платон назвал идеальным и предложил в нём трёхуровневую иерархию обобщения:
I уровень – (просто идеи)идеи = рассудок;
II уровень – (идеи идей)идеалы = разум;
III уровень – (Идея идей идей) Идеальная математика = Мировой Разум.
Так возникла «теория идей». Она красиво завершает строительство объективного идеализма Платона: раздельность
материальных вещей произвела на свет порождающие их – идеи, раздельность идей указала на ещё более высокий принцип
обобщения, на сверх-сущие, порождающие их все – идеалы, а уже все идеалы способен породить только Бог.
Это – величайшее открытие Платона. Он очень гордился им, как Ньютон своим открытием анализа. Но, если Ньютон
открыл принцип только одной (пятой) ступени, то Платон за две тысячи лет раньше Ньютона открыл принцип всех 16
ступеней Идеальной математики, принцип всего Познания в целом! Поэтому, больше чем Ньютон, постарался сделать
всё, чтобы профанировать, затушевать, скрыть простой путь к открытию. В своих диалогах Платон нигде не проводит
такой чёткой градации «идей» разных уровней, различий между ними нигде чётко не обозначил. Наоборот, завуалировал.
Результаты всех уровней обобщения обозвал «идеями»; 2й уровень кое-где называл «эйдосом»; 3й – «пространством, Благом,
Зевсом, Солнцем, Единым, царём неба и земли» и т.п. И не привёл ни одного примера для 2го и 3го уровней. Читаем у Платона
(«Парменид» 134d): «Но идей самих по себе (идеалов?) мы не имеем, и их у нас быть не может». Так Платону удалось создать
мнение о недостижимости, неосуществимости, нереальности идеалов. Надёжно зашифровал своими «иероглифами».
Обобщая любые реалии до идей 1го уровня, Платон сознательно находил их Истину среди идеалов 2го уровня, доказывая
это математическим моделированием операциями Идеальной математики 3го уровня и заканчивая обязательным
сравнением результатов моделирования с реалиями – обязательным возвращением опять к реалиям. Такие «закольцованные»
сознательные «походы за Истиной» Платон назвал диалектикой («Парменид» 135e-136d).
Аристотель выбросил из «идеализма» Платона непонятные ему, выходящие за пределы опыта, идеалы и Идеальную
математику, обозвав их «метафизикой». Оставил только идеи 1го уровня – «идеизм» Аристотеля. Разбил его аксиоматическим
методом на два шага: аксиомы (придуманные интуицией) – заранее «истинны»; результаты (полученные формальной
логикой из аксиом) – сразу «идеальны». Без проверок и доказательств, не отрываясь от реального мира, достигал «будто
истин» и «будто идеалов». Эти поддельные манипуляции в Познании тоже назвал «будто диалектикой». Сознательный
механизм Познания однозначной Истины заменил призрачной «интуицией» с сомнительными результатами. Произошла
планомерная подмена понятий Платона с плачевными последствиями: Истину до сих пор не могут найти, только бесконечно
приближаются. И не уверены, к ней ли?
7
Astronautics
Аристотель создал науку логику, не поняв два высших уровня обобщения идей Платона, остановился на первом. Вместо
идеалов Платона предложил аксиомы – причину всех проблем в математике, необходимость формальной и математической
логик. Трёхуровневая иерархия идей позволила восстановить диалектику и «математический план» древних греков до
Мирового Разума.
Ключевые слова: логика, рассудок, разум, Истина, диалектика, обобщение.
Aristotle created the science of logic, not understanding two higher levels of generalization of ideas of Plato, stopped for the first.
Instead of ideals of Plato offered axioms - reason of all problems in mathematics, the need for formal and mathematical logics. The
three-level hierarchy of ideas allowed to recover dialectics and “mathematical plan” of ancient Greeks to World Reason.
Keywords: logic, understanding, reason, Truth, dialectics, generalization.
Earth and Space sciences
То есть, даже лучший ученик – Аристотель, не понял Платона, исключил из применения непонятные два высших уровня
обобщения – «идеалы» и «Идеальную математику», ограничился только самым низшим 1м уровнем обобщения –
«идеями». И вместо «идеализма» предложил кастрированный «идеизм» – аксиоматический метод. Замечаете разницу?
В результате, современное общество – без единой науки, без единой философии, без единой религии, а Истину
до сих пор не может достичь и даже не планирует её достижение в ближайшем обозримом будущем. Так надёжно
великий Аристотель «зарыл» Платона.Теперь понимаете, откуда «ноги растут» проблем оснований математики, полной
индукции, истинности рассуждений, непротиворечивости, недостаточности и, вообще – необходимости формальной и
математической логик?
В философии, кроме Гегеля, неоднократно пытались реанимировать иерархию обобщений. Гоббс – «математическим
счислением вещей», но великий Фейербах отверг словами «Количественным воззрением невозможно описать качество»!
Гассенди – «теорией происхождения общих идей сложением», но великий Фейербах не понял, «Как без разума можно
прийти к Разуму»! Локк – знаменитой формулой «Нет ничего в интеллекте, чего не было раньше в чувстве», но великий
Лейбниц добавил «Кроме самого интеллекта»!
В математике Кантор иерархией бесконечных множеств ординальных трансфинитных чисел ближе всех подошёл
к иерархии обобщений Платона, но был остановлен неразрешимыми до сих пор «гипотезами континуума». «Теория
множеств» Кантора, несмотря на её противоречия, из-за «отсутствия альтернативы» до сих пор используется
существующей математикой как базовая! Гёдель «теоремой о неполноте» доказал невозможность построения полной
формальной теории, ограничившись только 1м уровнем «идей». Обязательно необходим переход на 2й и 3й уровни
обобщения. То есть, подтвердил результаты Платона! Но на этом остановился сам.
Вы можете заметить, что все названные и многочисленные неназванные попытки закончились неудачей. Так как ни
Платон, ни его последователи до математических примеров свои «теории» не довели. Мы же реализовали придуманную
Платоном иерархию обобщений десятью его идеальными числами, прямыми и обратными операциями его Идеальной
математики, работающими программами [2-4]. И предлагаем уйти от Аристотеля и снова вернуться к Платону.
В диалектике рассудок беспомощен, ему не на что опереться, так как перед глазами и другими органами чувств
реального ничего нет, нет «подсказок». Нужен разум – особая способность мозга творить из НИЧЕГО, из НИОТКУДА.
Найденное разумом всегда было и есть – Чудом! Но Вам не придётся творить чудеса. Платон это Чудо назвал – идеалом,
а Человечество за всю свою историю уже сотворило десять идеалов. Первые четыре идеала создают простейшие
операции обобщения (сложение, умножение, сочетание, возведение), которые в следующих идеалах повторяются
группами (по четыре) над всё более общими обобщениями обобщений: Чисел – Зависимостей – Связей – Интеллектов.
И на 16 ступени создадут Искусственный Разум, способный слиться-раствориться в Мировом Разуме. Так древние греческие мыслители обосновали принципы миропорядка «математическим планом». Математика несколько тысячелетий
реализовывала его. Найденные среди всего, созданного математикой, идеальные числа восстанавливают «план» и согласно с ним выстраивают миропорядок прогрессирующим обобщением знаний Идеальной математикой Платона от
Первозданной Единицы до Мирового Разума.
Такова Идеальная математика Платона или первая половина его диалектики – «восхождение от видов к родам»индукция. Вам необходимо в ней только подобрать достаточно «умный» идеал, способный ответить на все Ваши
вопросы. Но даже он всё ещё не есть Истина Вашего вопроса. Вы только на середине пути к ней. Ведь, сгоряча, Вы
могли додуматься и до коварной Лжи?
Чтобы убедиться, что выбранный Вами идеал – действительная Истина Вашего вопроса, необходимо другой половиной
Платоновой диалектики – «нисхождением от родов к видам» - дедукцией или, по-современному, математическим
моделированием, вернуться снова назад в реальный мир. Чтобы найденные Вами идеи закономерностями выбранного
идеала связать в единую математическую модель вопроса и решением её подтвердить правильность Ваших начальных
представлений, догадок, допущений. И вот, когда после «нисхождения» результаты Вашего моделирования в точности
совпадут с Вашими же начальными представлениями до «восхождения», только тогда Вы можете с уверенностью
заявить миру, что выбранный идеал – Истина Вашего вопроса. Без тени сомнения в своей правоте: Платон гарантирует.
Оторвитесь от Аристотеля и погрузитесь в мир Платона. Мы с Платоном [1] предлагаем математику без аксиом.
Вместе с аксиомами убирается человеческий фактор в строительстве математики. Она сама строится от 1 до Мирового
Разума, а мы можем, рассматривая её как естественную науку, лишь поражаться красоте её идеальных объектов,
ставших реальными, определять для себя (не для математики) её особенности, свойства, возможности и использовать
во благо Человечества.
Впервые миру явлены его идеалы конкретными числовыми конструкциями. И мы надеемся, мир воспримет их.
Astronautics
Литература:
1. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Идеальная математика Платона. - Saarbrücken: LAPLAMBERT, 2013. – 134 с; https://www.
lap-publishing.com/catalog/details//store/gb/book/978-3-659-45724-1/Идеальная-математика-Платона.
2. Ширяев В.И., Клюйков С.Ф. Исследование деформации калиброванных валков прокатных станов //Изв. вузов. Черная
металлургия. – 1976. – N6. – С.72-74; (См. яп.: J-GLOBALID 201002060363538148, №77А0015279 от 10 марта 2003 г.).
3. Клюйков С.Ф., Ширяев В.И. Универсальное математическое моделирование прокатных систем //Изв вузов. Черная
металлургия. -1979. - №4. - С.48-54; (См. англ.: Steelinthe USSR. - 1983, Institute of Metals, London SWI 5DB, England).
4. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Ідеальний алгоритм індукції. //Сторінки історії: Збірник наукових праць. Вип. 35. — К. :
НТУУ «КПІ», 2013. — 264 с.// С.234-242.
8
Earth and Space sciences
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГОМОГЕННОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО СТРОЕНИЯ ЛАНДШАФТОВ
АЗЕРБАЙДЖАНА НА КОМПЬЮТЕРЕ
Набиев А.А., ст. преподаватель
Вахабзаде С.А., студент
Ибрахимили К.З., студент
Гаджимурадова Х.И., студент
Новрузова Г.А., студент
Маммадова У.Н., студент
Маммадова Ш.М., студент
Маммадли Н.Б., студент
Яхязаде Н.С., студент
Бакинский Государственный Университет, Азербайджан
Участники конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
Ключевые слова: гомогенные ландшафты, ландшафты, географические информационные системы, пространственная
структура.
In the article describe digital modeling of spatial structure landscape organization of the Azerbaijan Republic
Keywords: homogeneous landscapes, landscape, modeling, geographical information system, spatial structure
Ученые физгеографы под термином гомогенность подразумевают диффузионное перемешивание двух показателей, контактное взаимодействие двух показателей, проникновение одного показателя в пограничную область другого и т.д. А степень гомогенности определяются взаимопереходами элементов, которая отмечаются граничной линией [1]. Учитывая выше
отмеченное, мы пришли к такому выводу что, определение пространственной границы гомогенных территорий должно
точно отражать границы взаимоперехода типов или видов почвенных, растительных, геоморфологических, ландшафтных
и геологических структур для целей проведения научного и частного районирования по требованию изучаемой проблемы.
При этом мы, на ландшафтной карте (авторы М.А. Мусеибов, М.А. Сулейманов и др., в масштабе 1:600 000, изд. ГУГК, г.
Москва, 1975 г.) разделили территорию Азербайджана на 393 квадрата площадью 250 кв.км каждого (Рис.1). Далее, в пределах каждого квадрата, измерена площадь ландшафтных контуров с помощью геоинформационной системы MAPINFO5.
Потом определена общая площадь каждого вида ландшафтов в пределах квадратов.
Рис. 1. Разделение территории Азербайджана на квадраты площадью 250 кв. км. (393 кв.)
Рис. 2. Выделение групп квадратов (см. рис. 1)
9
Geoinformatics
Остальные математические вычисления выполнены следующим образом:
Шаг 1. Определены номера группы квадратов (по 4 квадратам), имеющие географические границы (соседства), после
чего определены общая площадь для каждого вида ландшафтов в пределах выбранной группы квадратов-87 (Рис.2).
Шаг 2. Для каждой группы квадратов составлена матрица «Квадрат-компонент» следующим образом:
Earth and Space sciences
Таблица 1.
Квадраты -n
1
Площадь различных видов ландшафтов (m)-кв.км.
2
3
…
...
1
P11
P12
P13
m
P1m
2
…
P21
P22
P23
P2 m
3
…
...
n
P31
P32
P33
…
…
…
Pn1
Pn 2
Pn3
P3m
…
…
…
Pnm
Шаг 3. Определена сумма площадей, занимаемых одним компонентом по всем квадратам по формуле
n
T1
¦p
,
j
(1)
j 1
Шаг 4.Определена сумма квадратов одного компонента по всем квадратам по формуле:
¦p
T2
2
ij
(2)
,
Шаг 5. Определено суммарное значение T2 по всем компонентам по формуле:
m
¦p ,
2
ij
Ɍ3
(3)
i 1; j 1
Шаг 6. Определено суммарное значение T1 по всем компонентам по формуле:
m
Ɍ4
n
¦ ¦p
i 1
2
ij
,
(4)
j 1
Шаг 7. Определена разница между суммой средних квадратов по компонентам и средним квадратом T4 по формуле:
Ti 2 T42
,
¦
Nm
i 1 nj
m
Ⱥ
(5)
здесь N общее число случаев.
Шаг 8. Определена разница между суммой квадратов Pij по компонентам и квадратам и суммой средних квадратов по
формуле:
T12
,
1 ni
m
B
T3 ¦
i
(6)
Шаг 9. Разделение полученных значений А и B на соответствующие величины степеней свободы :
Y1=A/(m-1),
(7)
Y2=B/(N-m)
(8)
и
Geoinformatics
В последнем этапе вычислено отношение этих выражений (Y1 и Y2,) которого можно назвать коэффициентом гомогенности ландшафтного строения (Кглс) и выразить его следующим образом:
Кглс= Y1 / Y2,
(9)
Значение этого отношения было проверено со стандартным значением критерия Фишера F0,05 для указанного уровня
доверия. После этой проверки было выяснено, что почти для всех групп квадратов значения коэффициента гомогенности доказывают, что рассматриваемые территории (территория групп квадратов) пространственного строения видов ландшафтов
по уровню гомогенности не различаются за исключением некоторых групп квадратов.
Полученные коэффициенты гомогенности пространственного строения ландшафтов Азербайджана приведены в таблице
№2
№ кв
1
2
3
…
43
44
X
555.094
670.267
1240.33
….
624.747
739.921
Y
1330.53
1330.53
1325.33
…
758.019
758.019
Kглс
3
0.73
1.37
…
0.1
0.46
№ кв
45
46
47
…
87
X
849.596
969.963
1069.25
…
1127.91
Y
750.076
750.076
755.27
…
180.014
Таблица 2.
Kглс
0.73
0.28
2.41
…
1.15
На основе данных табл. №2 нами, с помощью программы SURFER, построена цифровая карта гомогенности пространственного строения ландшафтов Азербайджана (Рис. 3)
10
Earth and Space sciences
Рис. 3. Цифровая карта гомогенности пространственной структуры ландшафов Азербайджанской Республики
Составленная цифровая карта дает нам провести частное районирование дифференциации пространственного строения
по степени гомогенности для целей планирования сельского хозяйства и для целей прогнозирования изменения геосистем
горных областей.
Литература:
1. Математические методы в географии. Изд-во КГУ, г. Казань, 1976 г., - 350 стр.
СОЗДАНИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ КАРТЫ ПРИРОДНЫХ И ИСТОРИЧЕСКИХ ПАМЯТНИКОВ И
ДОСТОПРИМЕЧАТЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ДЛЯ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ НЕТРАДИЦИОННЫХ И
ТРАДИЦИОННЫХ ОТРАСЛЕЙ ТУРИЗМА В АЗЕРБАЙДЖАНЕ
Набиев А., ст. преподаватель
Мусаева Г., магистр
Сафаралиева Н., студент
Мурсалли Г., студент
Гусейнова Г., студент
Алиева С., студент
Мамиева Г., студент
Бакинский Государственный Университет, Азербайджан
Участники конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
Для развития нетрадиционных туристических сфер в Азербайджане мы собрали названия всех существующих в мире
туристических отраслей (имеется приблизительно 70 туристических отраслей). Мы исследовали возможность их развития в
Азербайджане. В результате мы установили, что в настоящее время из существующих в мире и считающихся нетрадиционными для Азербайджана развивается 9 туристических отраслей. Для развития в Азербайджане этих нетрадиционных видов
туризма нашим государством подготавливается и разрабатывается ряд проектов. В качестве примера, можем указать организацию зимнего вида спорта и туризма в Шахдаге, Национальных Парков на охраняемых государством территориях (например: Ширванский Национальный Парк, Гирканский Национальный Парк, Зангезурский Национальный Парк, Аггельский
Национальный Парк, Алтыагаджский Национальный Парк, Апшеронский Национальный Парк, Гейгельский Национальный
Парк, Национальный Парк Самур-Ялама) и др. В Азербайджане мы не можем встретить почти 61 из 70 существующих видов
туризма в мире. Однако в Азербайджане имеются выгодные природные условия для развития этих туристических отраслей.
Для облегчения решения указанной проблемы и выбора территорий, на которых находится необходимая туристическая
отрасль, в форме информационного поиска иностранными туристами мы создали названия указанных географической информационной системой MapInfo видов туризма, и электронную геоинформационную базу о показателях природных условий территорий, на которых они располагаются. Посредством геоинформационной базы можно организовать развитие и
рекламу нетрадиционных туристических отраслей, которые предполагаются развивать в Азербайджане. Гости, приезжающие из-за рубежа (с целью туризма), за короткий период времени могут выбрать туристическую отрасль, соответствующую
их интересам посредством созданной нами геосистемы. По этой системе можно выбрать состояние высоты территории над
уровнем моря, температуру воздуха, скорость ветров, количество дождливых дней и др. В первом меню в геоинформационно-поисковой системе указаны рельефные условия территории Азербайджана, а цифрами позиция расположения нетрадиционных туристических отраслей. При нажатии на цифровые обозначения они смогут увидеть на экране нужные информации.
11
Geoinformatics
Ключевые слова: туризм, геоинформационная карта, природный памятник, исторический памятник, географическая
информационная система
In the article describe about creating geoinformation maps with aim of develop nontraditional and traditional fields of tourism in
the Azerbaijan Republic using new information technology.
Keywords: tourism, geoinformation map, natural monuments, historical monuments, geographical information system
Geoinformatics
Earth and Space sciences
В Азербайджане можно развивать следующие нетрадиционные туристические отрасли:
Можно развивать водный туризм и различные виды водного туризма.
1) Яхтенный туризм ( путешествие на маленькой парусной лодке ) - вид туризма, развивающийся в Турции, США, Японии, во многих странах Западной Европы. Этот вид туризма можно развивать на берегах Каспийского моря, Ханбуланчае,
Мингечаурском водохранилище.
2) JET SKİİ (прогулка на водных мотоциклах) развит в США и Канаде. – Для развития данного туризма имеются благоприятные условия в районах вдоль побережья Каспийского моря, реки Кура, водохранилищ Мингечаур и Ханбулан-чай.
3) Туризм Нар Байрамы (Гранатовый Праздник) также может быть развит в Азербайджане на более высоком уровне.
Фестиваль Нар Байрамы (Гранатовый Праздник) проводится в Геокчайском районе.
4) Велотуризм - развит в США, Франции, Японии и др.странах. Предусмотрено развитие в зонах Баку, Губы и Исмаиллы
Азербайджана.
5) CARRİAGE DRİVİNG (ЭКИПАЖНАЯ ЕЗДА) (прогулка на колеснице в одиночку или с возничим) – Может быть
развита в странах Европы, в Турции, США, в основном на территориях с достопримечательностями и живописной природой, например в Национальных Парках или на побережьях моря.
6) Boat trip (путешествие на лодке) - Развито в России, США и Турции. На берегах Каспийского моря в направлении
Баку-Лянкяран-Астара и в направлениях от устья реки Куры до района Евлах существуют благоприятные условия для развития данного вида туризма.
7) Сёрфинг (это катание на волне на специальных лёгких досках) - входит как в водный туризм, так и в спортивный
туризм. Это вид туризма, развитый в Австралии, Новой Зеландии, США, в странах Латинской Америки. Этот туризм может
быть создан в Азербайджане вдоль побережьев Каспийского моря, в основном на побережьях Бакинской Бухты, на побережьях центра отдыха Ялама-Набран, а также в водохранилищах Мингечаур.
8) SUBAQUA/SCUBA (подводное плавание с аквалангом) - Развито в США, Японии, Турции. Для развития данного вида
туризма имеются благоприятные условия в основном в Каспийском море и в озере Гёйгёль.
9) DİSABLED SPORTS BREAKS ( спортивные соревнования для инвалидов ) - Развито в США. Данный вид туризма
для инвалидов может быть создан в городе Баку и Габале и в других регионах нашей республики.
10) Зимний туризм – Развит в Швейцарии, Италии, Норвегии, США, Турции и др.странах. Может быть развит в Губе,
Гахе и Балакене. Зимний туризм частично уже разработан в Шахдаге.
11) Спелеотуризм - ( пещерный туризм) Развит в Египте, Турции, США и других странах. Может быть создан в регионах
Газаха, Товуза и Карабага. Здесь имеются много тайных и загадочных пещер.
12) Сафари-тур (путешествие в заповедники с целью охоты или фотоохоты) – Может быть развит в США, Японии, в
горных зонах, национальных парках и заповедниках.
13) ГЛАЙДИНГ ( полёт на планеты) – Развит в США, Бразилии и других странах. Данный вид туризма, являющийся
одним из видов спортивного туризма, может быть развит в Габале, Баку, Шеки и других регионах Азербайджана.
14) Банджи-джампинг ( прыжок с высокого моста с резиновым канатом или прочной лианой)- Развит в США, Бразилии,
Китае и других странах. Данный вид туризма может быть развит в Гахе.
15) БАЛОНИНГ (прогулка на воздушном шаре ) - Развит в США, Турции, Японии и в странах Западной Европы. Может
быть развит в Баку, Балакене и в Губе.
16) Ботаника – Развит в Турции, США, Франции и Нидерландах. Может быть развит на более высоком уровне в заповедниках Апшеронского полуострова, Мардакяна, Гаха, Балакена, Барды.
17) ПАРАСЕНДИНГ (полет на парашюте за катером или автомобилем на длинном тросе) Развит в США, Франции, Японии и других странах. Возможно развитие данного вида туризма в Каспийском море в Апшеронском районе.
18) АБСЕЙЛИНГ ( спуск по крутому склону или вертикальной стене при помощи веревки ) – Развит Индии, России и
Китае. Может быть создан в Гахе, Балакене и Губе.
19) ROCK CLİMBİNG ( скалолазание) – Развит в Швейцарии, России, Китае и США. Может быть создан в Гусаре, Гахе,
Балакене и других горных районах.
20) Фермерский туризм – может развить наиболее интересный образ жизни в сельских районах Азербайджана для привлечения туристов США, Бразилии и Франции.
21) CARVİNG (художественная резьба по дереву) – развит во Франции, Великобритании и других странах. Возможно
развитие в лесных зонах Большого и Малого Кавказа.
22) Кочевой туризм - Развит в Турции и Китае. В основном может быть развит Карабаге. Однако данные земли оккупированы армянами.
23) Здравоохранительный и термальный туризм –Развит в Турции, Грузии, Испании и других странах . Может быть
развит в богатом минеральными водами Нахичеване, Нафталане, Ленкоране, Губе, Кельбаджаре, Девечи, Гахе и других
районах республики. Каждый год с целью лечения и исцеления в Азербайджан приезжает большое количество туристов,
чтобы посетить Нахичеванский лечебный центр Дюздаг с месторождениями минеральных вод Сираб, Бадамлы, Вайхир,
Масаллинское Истису и Гахское Илису.
25,26,27) Туры с наблюдением за птицами – Развит в Турции, США, Китае, России и других странах. Могут быть развиты в заповедниках, национальных парках, озелененных территориях республики. В этих зонах живут редкие перелетные
птицы, которые являются исчезающим видом и которые занесены в «Красную Книгу» . Серебряная чайка, селезень, утка,
аист, пеликан и др..
Пеший туризм – Широко развит в странах Европы и Америки. Может быть создан в любых горных, равнинных и предгорных территориях республики.
Туризм с использованием животных – Развит в ОАЭ, Кувейте и Индии. Данный вид туризма может быть развит в Барде, Шемахе, Апшероне, Закатале и во многих других районах. Должно быть увеличено число таких животных как лошади и
верблюды, которые будут предложены гостям.
30) PLAYGROUND (виды наземных игр) – Развит во Франции, Турции и Китае. Может быть создан в центрах отдыха
нашей республики.
31) БОУЛИНГ (игра с кеглями) – Развит в США и странах Латинской Америки. Игры с кеглями начали свое развитие в
Баку.
32) КАЙТСЁРФИНГ ( управление воздушным змеем) – Развит в США, Турции и других странах. Может быть развит в
Баку, на побережьях Каспийского моря и во многих ветряных зонах.
ROLLER COASTER –( Американские горки- атракционы) – Развит в США, Мексике, Канаде и других странах Латинской Америки. Может быть развит в нашей республике.
12
Earth and Space sciences
34) КАНЬОНИНГ (преодоление каньонов при помощи специальных комбинезонов, обеспечивающих защиту от воды)
–Развит в США, Бразилии и других странах Латинской Америки . Данный вид туризма в основном может быть развит в
северо-восточных и северных реках Азербайджана, таких как Гусайчай, Гудялчай, Валвалчай.
35) Туризм Новруз Байрамы Фестивалы (Фестиваль Новруз Байрамы) – каждый год торжественно проводится в
Старом Городе Баку. Канатные-танцоры, фокусники, спортсмены удивляют гостей. Данный вид туризма, проходящий раз в
год, запоминается своими сладостями и традициями. Порядковые номера этих видов нетрадиционного туризма вставлены
на карто-схему (см. Рис.1)
Рис. 1. Карта-схема выбранных регионов (цифры на физической карте) для развития нетрадиционных
(аналогические цифры в тексте) отраслей туризма на территории Азербайджана
Рис. 2. Карта-схема расположения природных и исторических парятников Нахчыванской Автономной Республики
Азербайджана
13
Geoinformatics
Кроме создания геоинформационной картографической модели нетрадиционных отраслей туризма для Азербайджана
нами также с помощью ГИС MAPINFO 8 была составлена геоинформационая карта природных и исторических памятников
на территории Азербайджана, которые используются туристических хозяйств различного вида (Смотрите карта-схему регионов Азербайджана Рис. 2,3,4,5):
Earth and Space sciences
Рис. 3. Карта-схема расположения природных и исторических памятников (цифры на карте)
на территории южного склона Большого Кавказа в пределах Азербайджана
Geoinformatics
Рис. 4. Расположение природных и исторических памятников на территории Кура - Аракской равнине
в пределах Азербайджана
14
Earth and Space sciences
Рис. 6. Расположение природных и исторических памятников на территории Малого Кавказа в пределах Азербайджана
Созданные геоинформационные модели традиционного и нетрадиционного туристического хозяйства для территории
Азербайджана могут быть использованы и в других отраслях национальной экономики.
Литература:
1. Алиев Г.А. – Тревожный сигнал. Азербайджанское Государственное Издательство, г. Баку, 1993 г. 164 стр.
15
Geoinformatics
Рис. 5. Расположение природных и исторических памятников С-В склона Большого Кавказа в пределах Азербайджана
Earth and Space sciences
2. Набиев А.А., Заманлы Л.Е., Танырвердийева Н.Р., Алиева А.Й. - Создание геоинформационной карты природных условий для целей инновационного развития туризма в Азербайджане.// Материалы научно-практической конференции
“Развитие географической науки …”, Изд-во БГУ, 2013 г., стр. 578-583.
3. Солтанова Х.Б., Мамедов Дж.А., Рагимов С.Х. “География международного туризма ”. БГУ, г. Баку, 2002
4. Солтанова Х.Б., Гусейнова Ш.Х. “Основы туризма”. Баку, 2005
5. Рагимов С.Х. “Словарь терминов и понятий, используемых в международном туризме”. Баку, 2011
6. Алиева С.Г. - Создание геоинформационной карты природных и исторических памятников Нахчыванской автономной республики Азербайджанской Республики для целей улучшения сферы обслуживания // В сборнике докладов
международной научно-практической конференции “A PARTICULAR CASE IN CONDITIONS OF LIMITLESSNESS:
EARTH IN THE VAST UNIVERSE “Published by IASHE London 2014 г., стр.112-116
7. Гусейнова Г.А. Создание геоинформационной карты природных и исторических объектов на Территории Куринской и Ленкоранской низменности Азербайджанской Республики для целей инновационного развития туристического
хозяйства.// В сборнике докладов международной научно-практической конференции “A PARTICULAR CASE IN CONDITIONS OF LIMITLESSNESS: EARTH IN THE VAST UNIVERSE“ Published by IASHE London 2014 г., стр. 116-118
8. Мамиева Г.А. Создание геоинформационной карты исторических и природных памятников на территории северо-восточного склона Большого Кавказа в пределах Азербайджана.// В сборнике докладов международной научнопрактической конференции “A PARTICULAR CASE IN CONDITIONS OF LIMITLESSNESS: EARTH IN THE VAST
UNIVERSE“ Published by IASHE London 2014 г., стр.118-120
9. Мурсалли Г.А. Создание геоинформационной карты для природных и исторических памятников на территории
южного склона Большого Кавказа в пределах Азербайджана для целей инновационного развития туристического хозяйства// В сборнике докладов международной научно-практической конференции “A PARTICULAR CASE IN CONDITIONS OF LIMITLESSNESS: EARTH IN THE VAST UNIVERSE “Published by IASHE London 2014 г., стр. 120-122
10. Musayeva G.F. Сreating natural and historical monuments for innovation of non-traditional tourism in Azerbaijan// В
сборнике докладов международной научно-практической конференции “A PARTICULAR CASE IN CONDITIONS OF
LIMITLESSNESS: EARTH IN THE VAST UNIVERSE“ Published by IASHE London 2014 г., стр. 122-123
11. Сафаралиева Н.А. Создание геоинформационной карты природных и исторических памятников Малого Кавказа
в пределах Азербайджана для целей инновационного развития туризма., В сорнике докладов Международной научнопрактической конференции “A PARTICULAR CASE IN CONDITIONS OF LIMITLESSNESS: EARTH IN THE VAST
UNIVERSE “Published by IASHE London 2014 г., стр., 124-126
12. О.Г. Максимов, Е.А. Ополовникова – Горно-рекреационные комплексы. «Стройиздат», г. Москва, 1981 г., 120
стр.
13. Алиев Г.А., Гасанов Х.Н. – Зашита природы. Изд-во “Маариф”, г. Баку, 1993, 311 стр.
14. Набиев А.А. - Основы компьютерной географии// В сб. «Актуальные вопросы современной информатики», Материалы Международной заочной научно-практической конференции, Том 1 (1-15 апреля 2011 года), г. Коломна, 2011,
стр. 30-33
ФЕНОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ ЛИП В ДЕНДРАРИИ АО “ЛЕСНОЙ ПИТОМНИК”
АЛМАТИНСКОЙ ОБЛАСТИ
Earth and Space Sciences - Open specialized section
Сарcекова Д.Н., д-р с.-х. наук, проф., зав. кафедрой
Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, Казахстан
Участник конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
В статье приведены 2-х летние исследования фаз развития у интродуцированных видов липы: набухание почек, появление зелёного конуса листа (распускание почек), распускание листьев, полное облиствение, рост побегов, появление бутонов, начало и конец цветения, появление завязи и формирование плодов, созревание плодов, начало и конец пожелтения и
опадания листьев.
Ключевые слова: интродуцированные виды, фенология, почки, цветение, пожелтение листьев.
Фенологические фазы развития растения достаточно полно и наглядно отражают ход их жизнедеятельности в течение
всего сезонного цикла. Они тесно связаны с комплексом их функций и органов и служат наиболее важным средством, при
помощи которого по внешним признакам можно судить об изменениях состояния особей [1].
Фенологические наблюдения проводились в 2012-2013 годах. Для обоснованного использования данных метеостанции
Чилик Алматинской области, в арборетуме нами проводилось фиксирование среднесуточной температуры воздуха.
Сравнение среднемесячных температур, измеренных в арборетуме и на метеостанции Чилик за 2012 год, показало, что
различия между ними несущественны на 1% уровне значимости (tфакт.=менее 0,9 против t0,01=2,576). Это даёт нам право вполне обоснованно пользоваться данными метеостанции Чилик для характеристики погодных условий дендрария .
На рисунке 1 видно, что вегетационный период 2013 года был более прохладным, особенно с 10 марта по 15 мая и с 15
июня по 20 августа. В конце апреля был сильный зазимок продолжительностью 5-6 дней, когда температура опускалась
ниже -10º. Это заметно отразилось на сроках прохождения интродуцентами всех фенологических фаз. Общее количество
осадков в 2012 и 2013 годах различается незначительно.
За основу изучения развития ритмов лип мы взяли методику, предложенную проф. И. Д. Юркевичем [2].
У интродуцированных видов лип отмечались следующие фазы развития: набухание почек, появление зелёного конуса
листа (распускание почек), распускание листьев, полное облиствение, рост побегов, появление бутонов, начало и конец
цветения, появление завязи и формирование плодов, созревание плодов, начало и конец пожелтения и опадания листьев.
Даты начала и конца фенофаз всех изучаемых видов приведены в таблице 1.
16
Earth and Space sciences
Рис. 1. Распределение среднедекадных температур по месяцам
в 2102 и 2013 годах по данным м.ст. Чилик.
Рис. 2. Сравнение фенологического развития вегетативных органов интродуцированных видов лип в дендрарии;
линии 2013 года располагаются над 2012.
У всех четырёх видов лип набухание почек в 2012 г началось в марте. Первые признаки этой фазы были отмечены у
липы кавказской 11.3, у липы крупнолистной - позднее на неделю, у лип амурской и мелколистной - в середине 3 декады
марта (рис.2).
17
Earth and Space Sciences - Open specialized section
Ввиду очень непродолжительного периода фенологических наблюдений в дендрарии важным представляется сравнение
их с имеющимися в литературе данными фенологии тех же интродуцентов, произрастающих в Главном ботаническом саду
Республики Казахстан. Для удобства сравнения были построены индивидуальные графики для каждого вида, в которых
отражены приспособительные сдвиги фазы цветения и плодоношения по годам в арборетуме в сравнении с ботаническим
садом и естественными ареалами интродуцентов.
В ходе фенологического развития изучаемых нами лип обнаруживается определённое сходство у видов, принадлежащих
к одним и тем же секциям: у лип кавказской и крупнолистной (Anastraea V. Engl), и мелколистной и амурской (Eutilia Neilr.).
Определённый и довольно существенный сдвиг прохождения фаз произошёл у всех видов в более прохладном 2013 году
(рис. 2).
Earth and Space sciences
Таблица 1.
Результаты фенологических наблюдений за развитием интродуцированных видов лип в дендрарии
АО «Лесной питомник»
Секция Anastraea
Фенологические фазы
развития
л. кавказская
2012г
2013г
Секция Eutilia
л. крупнолистная
2012г
2013г
л. мелколистная
2012г
2013г
л. амурская
2012г
2013г
I. Развитие почек
набухание
11.3
19.3
18.3
24.3
26.3
27.3
26.3
2.4
распускание
1.4
21.4
1.4
18.4
9.4
18.4
6.4
18.4
заложение новых
II. Развитие листьев
9.6
9.6
9.6
9.6
11.6
9.6
11.6
9.6
начало облиствения
полное облиствение
10.4
6.5
20.4
15.5
9.4
4.5
29.4
15.5
12.4
4.5
24.4
21.5
15.4
7.5
29.4
20.5
начало пожелтения
27.10
20.10
30.10
10.10
10.10
22.9
10.10
20.9
конец пожелтения
27.11
20.11
27.11
15.11
30.10
15.10
30.10
8.10
начало опадания
30.10
25.10
5.11
15.10
23.10
11.10
15.10
4.10
конец опадания
III. Цветение
15.12
15.12
30.11
25.11
5.11
24.10
5.11
24.10
появление бутона
26.4
8.5
30.4
8.5
30.4
15.5
30.4
15.5
начало цветения
5.6
10.6
5.6
10.6
10.6
17.6
10.6
19.6
окончание цветения
19.6
22.6
19.6
22.6
24.6
2.7
24.6
1.7
5
4
4
3
5
4
1
3
19.6
19.6
19.6
19.6
24.6
26.6
24.6
1.7
15.8
25.8
15.8
24.8
12.9
10.9
15.8
8.9
27.8
7.9
27.8
5.9
25.9
22.9
25.9
15.10
5
4
3
2
5
4
1
1
начало роста
14.4
3.5
11.4
5.5
15.4
8.5
12.4
13.5
конец роста
VI. Продолжительность
вегетации
27.5
2.6
27.5
2.6
30.5
2.6
27.5
2.6
начало
11.3
19.3
18.3
24.3
26.3
27.3
26.3
2.4
конец
27.11
20.11
27.11
15.11
5.11
24.10
5.11
24.10
261
241
238
236
223
202
218
189
степень цветения (балл)
IV. Формирование и
созревание плодов
появление завязи
физиол. спелость (сем.
зелен.-бурые)
урожайная спелость (сем.
коричн.)
Earth and Space Sciences - Open specialized section
степень урожая (балл)
V. Рост побегов
всего дней
Холодной весной 2013 года набухание почек трёх видов (л. крупнолистной, кавказкой и амурской) произошло позднее
прошлогоднего в среднем на неделю. У липы мелколистной эта дата практически не изменилась.
Облиствение в 2012 году у л. кавказкой и крупнолистной началось одновременно 9-10 апреля, за ними, на 3-5 дней позже, у мелколистной и амурской. В 2013 году начало разворачивания листочков у лип кавказкой, мелколистной и амурской
отодвинулось на 10-15 дней. Эта фаза прошла у них в той же последовательности и пропорционально увеличилась в 2 раза.
Липа же крупнолистная, начавшая облиствение в 2012 году раньше всех (9.4), в 2013 сдвинула начало этой фазы на 20 дней.
В условиях арборетума первыми зацветают виды секции Anastraea; кавказская и крупнолистная (рис. 3). В 2012 году их
цветение началось 5.6, а в 2003 - на 5 дней позже. Липы секции Eutilia Neilr., мелколистная и амурская начинают цветение
на 5-7 дней позднее.
Интересно отметить, что появление бутонов в 2012 и 2013 годах тоже происходит синхронно по секциям (рис. 3). Продолжительность цветения у всех видов практически одинаковая и составляет 12-15 дней.
18
Earth and Space sciences
Степень цветения мы оценивали по шести балльной шкале В.А. Тюрина [2]. В 2012 году очень обильно (5-ый балл) цвели липы
кавказская и мелколистная; липа крупнолистная цвела хорошо (4-ый балл). Цветение липы амурской в этом году было оценено, как
очень слабое (1-ый балл), в кронах - лишь единичные цветочки. В 2013 году у трёх видов лип (кавказской, мелколистной, крупнолистной) цветение было на балл ниже. Мы считаем, это объясняется необходимостью в «отдыхе» перечисленных видов. Липа амурская в
2013 году имела среднее цветение (3-ый балл), что вполне логично после практически полного его отсутствия в 2012 году.
Созревание семян лип Anastraea (кавказской и крупнолистной) приходится на конец августа – начало сентября с 10 дневным
сдвигом между годами (рис.3). Семена липы мелколистной начинали созревать в начале второй декады сентября как в 2012, так и
в 2013 году и созрели примерно через 2 недели. Сильнее других эту фазу сдвинула в сторону запаздывания липа амурская, разница между годами составила 25 дней. Созревание продолжалось 35 дней и заканчивалось в конце сентября - середине октября.
Балл плодоношения в 2012 году у всех четырёх видов совпадает с баллом цветения. В 2013 году плодоношение лип кавказской
и мелколистной определено как среднее (3-ый балл). У лип крупнолистной и амурской в кронах были лишь единичные семена (1-ый
балл).
Пожелтение и опадание листьев имеют обратные сдвиги в 2012 и 2013 годах по секциям. У лип кавказской и крупнолистной
расцвечивание листвы начиналось позднее, чем у лип мелколистной и амурской. В 2013 более прохладном году у всех видов эти
процессы начались раньше. В 2012 году пожелтение листьев лип мелколистной и амурской началось 10.10. и продолжалось 20
дней. У лип секции Anastraea V. Engl. этот процесс начался позднее на 15-20 дней (25-30.10) и длился до конца ноября, причём у
липы кавказской с наступлением морозов, пожелтев всего на 50%, листья пожухли и остались на деревьях до весны.
В следующем году расцвечивание крон началось раньше на неделю у липы кавказской и на 2-3 недели – у остальных. У лип секции
Eutilia Neilr. пожелтение завершилось к середине октября и к концу этого месяца листва облетела. У липы крупнолистной эти процессы
завершились к концу ноября, а у липы кавказской пожелтение кроны и опадение листьев ушли под зиму и длились до середины января.
Оставшиеся листья напоминали не сброшенную листву дуба и не портили внешний вид деревьев.
Различия в начале и продолжительности процессов цветения, а также пожелтения и опадения листьев имеет существенное
значение при оценке декоративности вида. Сочетание разных секций рода Tilia позволило бы растянуть цветение и эффект золотой
осени в парках и на улицах города с сентября по ноябрь, а не опавшая листва липы кавказской внесла бы изюминку в древеснокустарниковые композиции.
Все виды лип оказались достаточно устойчивыми к поздне-весенним заморозкам, и апрельский заморозок 2013 года не повредил распустившиеся почки. Возможно, в период резкого похолодания была частично снижена фертильность пыльцы, что в
дальнейшем привело к увеличению примеси пустых семян.
Продолжительность вегетации мы считали от момента набухания почек и до полного пожелтения листьев. Самой длинной
она была у липы кавказской - 261 и 241 день, самой короткой – у липы амурской - 218 и 189 дней. В 2013 г вегетация у всех видов
сократилась: у лип кавказской и мелколистной на 20 дней, у амурской на 29. Наименьшая амплитуда длинны вегетации – у липы
крупнолистной.
Сравнивая фазы цветения и созревания плодов интродуцированных лип в арборетуме и на родине, видим, что у лип кавказской
и мелколистной они практически совпадают. Нет существенных различий и с результатами наблюдений Алматинского ботанического сада (а для липы кавказской и ботанического сада в Ташкенте).
Липа крупнолистная в дендрарии АО «Лесной питомник» зацветает чуть раньше, чем у себя на родине. Фазы набухания почек, цветения, созревания плодов и пожелтения листьев в сравнении с данными Алматинского ботанического сада существенно
не отличаются. Наибольшие различия в ритме развития отмечены нами у липы амурской. В условиях арборетума она зацветает на
месяц раньше, чем в Хабаровске, а созревание семян происходит позднее на 1-1,5месяца. Существенных различий с наблюдениями Алматинского ботанического сада нет, а в Ташкенте этот вид зацветает почти на 2 недели раньше, чем у нас.
Подводя итоги вышесказанному, мы хотели бы отметить, что достаточно стабильные приспособительные сдвиги по
годам и между видами с примерно одинаковым числом дней имели липы кавказская, мелколистная и амурская, причём
наименьший – у липы мелколистной. У липы крупнолистной фазы облиствения, пожелтения и опадания листьев имели наибольшую среди видов амплитуду колебаний по годам.
Литература:
1. Зайцев Г.Н. Фенология древесных растений. Изд-во «Наука», 1981, 43 с
2. Иваненко Б.И. Фенология древесных и кустарниковых пород. Изд-во с.-х. литературы, журналов и плакатов. Москва, 1962.
19
Earth and Space Sciences - Open specialized section
Рис. 3. Сравнение фенологического развития генеративных органов
интродуцированных видов лип в дендрарии АО «Лесной питомник»;
линии 2013 года располагаются над 2012
PHYSICO-MATHEMATICAL SCIENCES
ЧЕЛОВЕК КАК САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ ГЛОБАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ.
ОБЩЕНИЕ, ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ, АЛГОРИТМ.
Матутис В.
Григола М.
Литва
Участники конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
В предыдущей работе [6] рассматривалось естественные информационные системы, определилось, чем на фоне естественных информационных систем является информация, какая информация и какие информационные процессы составляют человека. На этот раз, исследуя себя, предлагаем взглянуть на информационную систему человека чуть по глубже
и рассмотреть информационные процессы там происходящие. А так же попытались поискать способов практического
применения данных теоретических размышлений.
Full article in English:
http://matutis.eu/human-as/
Original article in Lithuanian:
http://matutis.eu/zmogus-kaip/
Ключевые слова: алгоритм, информация, гены, программа, эмоции, инвалидность, физиология, природа, человек, кодирование, декодирование, трансформация, передача информации, реакция, потребность, мышление, слух, зрение, звук, изображение, смерть, рождение, воображение, паника, моделирование человека.
Discrete mathematic and mathematical cybernetics
Цель работы
Исследовать процессы передачи информации, происходящие во время коммуникации между людьми на фоне естественных информационных систем. Предложить для обсуждения принцип действия алгоритма, по которому работает программа
информационной системы человека. Сформулировать определения, что на фоне естественных информационных систем является мышление, восприятие, воображение, потребности. Очертить возможности практического применения результатов
исследования.
Коммуникация
В продолжении всей жизни человека важную роль играет общение между людьми. По этому стоит попытаться понять
как две человеческие информационные системы взаимодействуют между собою (Рис.1.) и какие информационные процессы
происходят во время общения (Рис.2.).
Рис. 1. Как два человеческие информационные системы взаимодействуют между собой
Очевидно, что один человек с другим может общаться только через природную среду и только при помощи физиологической среды. Непосредственную связь между людьми можно назвать телепатией. Но существование такой связи ещё мало
исследованно.
Предлагаем рассмотреть что происходит во время общения. В начале в системе управления человека 1 формируется
импульсы, которые через нервные провода подходят к соответствующим элементам физиологической среды: в голосовые
связки, в язык, в легкие, в мышцы лица и тому подобное. Упомянутые элементы физиологической среды эти сигналы превращают в сигналы природной среды. Сигналы природной среды, достигая соответствующие элементы физиологической
среды человека 2 (слуховые органы, глаза), вызывают там реакцию, превращающую сигнал в импульсы нервными проводами передаваемые в систему управления человека 2, где этот сигнал опознаётся. Опознанный сигнал в системе управления
человека 2 вызывает реакцию и даёт ответ, который достигает человека 1 таким же образом и такими же путями как и сигнал,
ходящий от человека 1 к человеку 2 (Рис.2.).
20
Physico-mathematical sciences
Рассмотрим следующий пример. У человека 1 появилась потребность что то сказать человеку 2 (Рис.2.). Посмотрим, что
в таком случае происходит. Это предлагаем сделать следующими этапами:
1. У человека 1 появляется потребность что то сказать человеку 2. То есть в системе управления человека 1 появляется
внутренний импульс, имеющий направление наружу. Но это еще не слова, которыми это всё будет сказано. Например, человек 1 еще не знает какими словами он это скажет.
2. Кодирование. Это первая трансформация информации. Внутренние импульсы трансформируются в выходящие импульсы. Упомянутые внутренние импульсы при помощи выученной речевой системой кодирования трансформируются в
импульсы, которые нервными проводами поступают в соответствующие элементы физиологической среды. В данном случае
в голосовые связки, в язык, в легкие, в мышцы лица и тому подобное. Набор этих кодированных нервных импульсов передающих конкретную информацию уже можно назвать словом. Но оно ещё не произнесено.
3. Реакция. Вторая трансформация информации. Импульсы трансформируется в движение. Импульсы кодированного
слова, воздействуя на соответствующие элементы физиологической среды, принуждают их двигаться. Таким образом происходит движение речевых органов.
4. Сигнал. Третья трансформация информации. Движение речевых органов трансформируется в сигналы природной
среды. В данном случае в звук. В общем, движение соответствующих элементов физиологической среды должны трансформироваться в такие сигналы окружающей среды, которые, достигая соответствующие элементы физиологической среды
человека 2, их возбудило бы. В данном случае должны быть возбуждены слуховые рецепторы. Когда появляется упомянутый
сигнал, можно сказать, что слово уже сказано.
5. Реакция. Четвёртая трансформация информации. Сигналы природной среды трансформируются в движения соответствующих элементов физиологической среды человека 2. В данном случае звук принуждает вибрировать эндолимфу [4].
6. Импульс. Пятая трансформация информации. Движения трансформируются в импульсы. В человеке 2 колебание эндолимфы принуждает голосовые рецепторы генерировать нервные импульсы по нервными проводами передаваемые в систему
управления человека 2. То есть в центральную нервную систему человека 2.
7. Декодирование. Шестая трансформация информации. Входящие импульсы трансформируются во внутренние импульсы системы управления человека 2. Это означает, что в систему управления входящие импульсы декодируются в соответствии с выученной речевой системой декодирования. Данные импульсы будут опознаны лишь в том случае, если они в системе управления уже имеют свои эквиваленты. Например, если сказанное слово человеку неведома – то значит, что они друг
друга так и не поймут. Хотя все информационные сигналы человека 1 посланные человеку 2, прекрасно дошли до системы
управления человека 2. Желая таким образом передавать информацию, нужно, чтобы оба человека знали этот язык. Более
того, даже те же самые слова должны иметь такой же самый эквивалент в обеих системах управления. То есть, значение слов
оба человека должны понимать одинаково. В противном случае может произойти недоразумения.
8. Декодированные импульсы в системе управления создают реакцию определяющую дальнейшие действия человека 2.
Может быть появилось желание что-то сказать в ответ, кивнуть головой или предпринять какие то другие действия. Если
человек 2 решил что-нибудь сказать в ответ, то эта информация должна опять пройти такой же самый долгий путь.
Видим, что передаваемая информация своего носителя меняет даже шесть раз. Каждый раз в момент преобразования
информация имеет возможность искажаться. Проблема точности передаваемой информации иногда является одной из основных причин, определяющих отсутствие взаимопонимание между людьми.
Например, недостаточны навыки общения. Импульсы, идущие из системы управления, будут не точно соответствовать
тому что человек хочет сказать. Не точно подобраны слова, интонация, тембр голоса, мимика лица, поза и т.п. В следующем
этапе информация может быть искажена из за свойств и состояния физиологической среды. Далее на передаваемую информацию влияет шум, видимость, расстояние. Состояние слуховых органов или зрения другого человека тоже играют важную
роль. Наконец, опознаваемость информации входящей в систему управления, должна быть приблизительно одинаково у
обоих собеседников. Значения произнесённых слов должно пониматься приблизительно одинакого у обоих собеседников. В
противном случае люди друг друга не поймут. Или поймут не правильно. Из за чего может возникнуть даже конфликт. Хотя
на самом деле никакого разногласия между ними может вовсе и не быть.
Таким путём детализирована схема передачи информации человека к человеку даёт возможность луче понять и оценить
точность и погрешность передаваемой информации. При помощи данной схемы можно детализировать причины неточности
и искривления передаваемой информации. Зная упомянутые причины можно формировать эффективную методику их предупреждения или устранения.
Практическое применение
В данной работе человек рассматривается как информационная система. Что важно для практики и какой смысл таких
теоретических рассуждений? Попробуем частично ответить на эти вопросы.
При появлении нового подхода, появляются и новые способы решения старых проблем. По-новому взглянув на человека,
таких новых способов может появиться множество и в разных областях. Одна из актуальных проблем по сей день являются
проблема связанная с физическими недостатками человека, которые некоторым людям создаёт множество неудобств.
21
Discrete mathematic and mathematical cybernetics
Рис. 2. Информационные процессы во время общения
Discrete mathematic and mathematical cybernetics
Physico-mathematical sciences
Значительные неудобства приносят недостатки, связанные с ограничениями передачи информации с физиологической
среды (тело человека) в систему управления человека (информационная система человека) и наоборот. Такими недостатками
являются в частности слепота и глухота.
Во-первых, можно подчеркнуть, что при помощи нервных импульсов в систему управления входящая информация является только информацией. Это означает, что в систему управления входящая информация о видимом изображении является
только информацией, но не в коем случае не изображением. Аналогично и со звуком. Входящая информация о звуке является
информацией, но не звуком. Между прочем, человек опознавать эту информацию об изображении и о звуке должен был
научиться в младенчестве, по сколько ни один человек не рождается уже умеющим опознавать и пользоваться этой информацией. Если человеку от рождения имеющему упомянутые недостатки их устраняют – то он, чтобы видеть или слышать,
сперва должен тому научится [1]. Такой человек пока не научится в не состоянии понять не изображения, ни звука. Таким
образом, можем констатировать факт, что для людей не существует не изображение, ни звук. Существует только информация
об изображении и о звуке.
Возникает вопрос. Какая разница - информация об изображении или изображение, информация о звуке или звук?
В этом понятии о разнице и кроется вся суть ниже рассматриваемых размышлений.
Если мы получаем не изображение а только информацию об изображении – то означает, мы эту информацию можем
получать не только с рецепторов глаз, но и с других рецепторов других органов. Нужно только, что эта информация, посылаемая другими рецепторами, была об изображении. Это можно достичь уже существующими технологическими средствами.
Информацию об изображении можно получать различными путями. Эта информация может и не будет такая полная как
информация, полученная с рецепторов глаз, но это на много лучше чем быть совсем слепым. Опознавать такую информацию
в отдельных случаях нужно будет учиться заново. Но опознавать информацию, идущую с глаз, тоже надо было учиться, хотя
мы этого и не помним, поскольку мы этому учились в младенчестве.
Между прочем, является ли слепой человек таким уж совсем слепым? Как это ни странно, но слепой человек тоже по
своему видит. Хотя зрение слепого отличается от зрячего.
Например, слепые как и зрячие тоже играют в шашки. Как они видят доску? Оказывается, что доску они видят пальцами
не хуже чем зрячие это видит глазами. Очевидное доказательство того, что можно видеть не только глазами. Точно такую же
информацию о расположении шашек на доске можно получить не только при помощи глаз, но и при помощи пальцев руки.
Зная о возможности при помощи пальцев получать информацию об изображении, можем подумать как эту возможность
использовать. Оценив сегодняшние технические возможности, было бы не очень сложно слепым предложить такой прибор,
который изображение вокруг слепого превращал бы в рельефную поверхность на специальной поверхности упомянутого
прибора. Таким образом слепые могли получать информацию что вокруг происходит. При помощи такого прибора слепой
смог свободнее двигаться. Мог «видеть» перед собой появляющиеся препятствия, мимо проходящих людей, мимо проезжающие машины и еще много других вещей.
Это только одна из возможностей.
Другая возможность получить информацию об изображении через слуховые органы. Хороший пример уже существующего такого применения - парковочная система автомобилей. Во время парковки автомобиля эта система подаёт слуховой
сигнал, информирующий водителя о близости препятствий. Этих препятствий водитель глазами может и не видеть, но он всё
равно будет знать об их существовании и даже о расстояние.
Ещё один пример позволяющий «видеть» ушами - это металлоискатель. Подводная лодка имеет эхолокатор, тоже позволяющий получать информацию при помощи слуха. И т.д.
Значит в поисках возможностей «видеть» не глазами – слух тоже играет не последнюю роль.
В природе существует тоже множество примеров. Летучая мышь в пространстве ориентируется при помощи слуха. Чтобы летать - глаза необязательны. Змея путь и добычу находит при помощи языка. Некоторые жуки ориентируются при помощи усов. И т.д.
Это еще раз доказывает, что глаза являются не единственным условием, чтобы видеть. Значит, делаем вывод, что используя сегодняшние технологии можно в значительной мере облегчить судьбу незрячих.
С неслышащими людьми ситуация является похожая. Информацию о звуках в систему управления человека можно передавать тоже используя не только слуховые органы. Одним из примеров является перевод на язык жестов. Таким образом
неслышащий человек получает возможность «слышать».
Неслышащим людям тоже можно предложить несколько технических решений проблем. Например, если звуковые колебания воздуха превратили бы в колебании чувствуемые кожей, в слабые чувствуемые электрические импульсы или в
световое мерцание – то неслышащий человек информацию о звуке мог бы тоже получать. Нужно только технологическое
решение этой идеи.
Здесь можно упомянуть уже существующий пример, как неслышащие дети стараются «слушать» музыку при помощи
вибрации звуковых колонок. Они становятся напротив мощной колонки, где от громкоговорителя исходит чувствуемые потоки воздуха. Таким образом они получают возможность почувствовать звук. Зная о таких стремлениях неслышащих людей,
почему не сделать соответствующий прибор позволяющий получать такие ощущения?
Простейший прибор, например, мог быть вибрирующий браслет или что-то похоже. При помощи такого прибора может
быть достаточно трудно было различать слова, но достаточно ясно «услышать» когда кто-то заходит в комнату, когда на улице мимо проезжает автомобиль, когда кто-то позовет по имени. Наконец неслышащий человек смог «услышать» как звучит
его имя. Можно было слушать даже музыку, так как при помощи этого прибора можно было прекрасно чувствовать ритм.
Глухонемые не могут произнести связной звук, ибо они не имеют представления, как он звучит. При помощи выше упомянутого прибора даже глухонемые смогли бы попытаться что-то сказать, узнав, как звучит их голоса.
Упомянутые методы предназначены для людей с физическими недостатками и требуют специального приспособления.
Далее, можно предложить и не столь сложные методы предназначенные помочь более широкому кругу людей.
Например, бывают случаи, когда посторонние звуки мешают отдыхать или спать. В таких случаях можно предложить
прибор более простой. Предназначение такого прибора является в создании монотонного шума мешающего смысловой информации поступать в систему управлении человека. По сколько такая смысловая информация как раз и мешает отдыхать
человеческому мозгу.
Конструкция предлагаемого прибора является очень простой. Нужно только, чтобы он создавал монотонный звук, громкость которого, была возможно регулировать по обстоятельству и по потребности. Еще желательно, чтобы была возможность регулировать и параметры частот издаваемого звука, ибо соответствующие частоты сами по себе вызывают сонность.
Такие частоты бывают разные у разных людей. Поэтому как раз и требуется регулировка. При помощи такого прибора можно будет даже лечить бессонницу. Для этого нужно будет лишь подобрать соответствующие частоты.
22
Physico-mathematical sciences
Более того, сегодняшняя ситуация в области мобильных телефонов может несколько раз упростить создание таких как
выше упомянутые и похожие приборы. Остаётся найти лишь механическое решение прибора, а электронную - программную
часть можно делать при помощи мобильников установив в них специально подготовленную компьютерную программу.
Видно, что теоретические размышления, исследуя человека как естественную информационную систему, может иметь
полезное практическое применение. Выше упомянутые предлагаемые варианты лишь малая часть того, чего можно ожидать
от этого направления исследований. К выше упомянутым идеям можно прийти и без предлагаемого теоретического исследования, но это было бы случайностью. А при помощи предлагаемой теории это все становятся на свои места, создавая
пополненную мозаику человеческой сути.
Алгоритм информационной системы человека
Детальнее исследуя человека на фоне естественных информационных систем, и стремясь узнать, по каким принципам
формируется поведение, движение и действие, возникает потребность к алгоритму информационной системы человека. Алгоритм – это последовательная система действий информационных процессов. Имея исходные данные алгоритм позволяет
получить желаемый результат. Результатом в нашем случае является действия человека.
Действие человека – это способ непосредственно или косвенно удовлетворять свои потребности.
Ничего не происходит без причин. Это положение относится и к человеку. Если имеется потребность – значит и действия
являются возможными. Если потребностей не имеется – значит и действий никаких не будет. (Рис.3.) [1] Альтруизм и самопожертвование тоже являются обусловлены потребностями. Человек обустроен так, что его потребности исчезают только
тогда, когда человек умирает. Пока человек живой, он всегда находится под воздействием потребностей. По этому, пока человек живой, он беспрерывно находится в действии. Например, человек всё время дышит -волевое действие. Сердце стучит
беспрерывно действие непроизвольное. И так далее.
Такие действия как мышление, учение, общение и т.п. является подготовительными или промежуточными действиями.
При помощи подготовительных действий человек подготавливает себя быть способным удовлетворять свои потребности.
Например, человек учится чтобы в будущем получить работу, зарабатывать деньги, которые нужны для удовлетворения потребностей. При помощи промежуточных действий человек создаёт реакцию окружающих или подготавливает среду вокруг
себя, которая помогает ему удовлетворять потребности. Например, человек просит преподать поближе хлеба, ибо сам со
своего место, сидя за большим столом, не может его достать.
Действия человека координирует система управления, благодаря которой человек функционирует как цельный механизм.
Систему управления человека составляют две части - пассивная и активная. Пассивная управляет непроизвольные процессы
организма – биение сердца, сужение зрачка глаз, выделение гормонов и прочие. Активная часть системы управления человека обрабатывает информацию, полученную с снаружи человека и, оценив информацию, полученную с физиологической
среды, формирует осмысленные движения, совокупность которых является поведением человека. Этот информационный
процесс в человеческом восприятии проявляется в виде ума, сознания, интеллекта; эмоций, чувств и т.д.
Таким образом подошли к моменту, когда уже можно начать рассматривать алгоритм информационной программы активной части системы управления человека. Это означает, что будем выявлять программу, которой природа запрограммировала
информационную систему человека. Можно подчеркнуть, что процесс программирования не закончен и по сей день. Он
успешно продолжается в виде эволюции. Кто знает, каким станет человек спустя несколько десятков миллионов лет? Но
имеем что имеем. Что имеем то и будем рассматривать, угадывание будущего оставляя научной фантастике.
Алгоритм, представляемый на рассмотрение, показывает лишь сам принцип действия. Полностью информационная система человека пока не исследована. Исследование принципа действий открывает возможности в дальнейшем попытаться
углубляться в отдельные части системы (Рис.4.).
В данном алгоритме можем выделить его части, которые показывают начало (рождение), введение потребностей, подборка и моделирование ситуаций, действие, зона паники, зона смерти.
23
Discrete mathematic and mathematical cybernetics
Рис. 3. Пирамида потребностей.
Discrete mathematic and mathematical cybernetics
Physico-mathematical sciences
Рис. 4. Алгоритм информационной системы человека
Начало – это рождение человека.
Введение потребностей. В этой части алгоритма физиологическая среда человека в программу вводит задачу, которая
в психологии именуема как потребность. При рождении человека программа активируется первой потребностью. Первая
потребность – это физиологическая потребность воздуха, принуждающая человека начать дышать. В самом начале информации, как удовлетворять эту потребность, нету. Физическому телу нужен кислород. Программа активизирует зону паники, при
помощи которой выполняется инстинктивное действие, принуждающее младенца плакать, и таким образом вдохнуть первый глоток кислорода. Вздохнув младенец чувствует облегчение. Это означает, что, начиная дышать, потребность кислороду
уменьшается, так как эта потребность удовлетворяется. Таким образом, в информационную систему человека вписывается
первое количество информации, которая будет использоваться при каждом появлении потребности к кислороду.
Подборка и моделирование ситуаций – это место алгоритма, где обрабатывается информация, накопленная человеком.
При воздействии этих информационных процессов проявляется такие явления, которые мы понимаем как опыт, воображение, мышление.
Опыт – это набор скопленных ситуаций в памяти человека, предназначенных для удовлетворения разных потребностей.
При появлении потребности, система начинает поиск схожей ситуации, при помощи которой в прошлом была удовлетворена
данная потребность. Далее, руководствуясь найденной ситуацией, будет выполнены соответствующие действия.
Ситуация – это информация, хранимая в механизме хранения информации человека, о действиях, предназначенных для
удовлетворения конкретной потребности. Таких ситуаций у человека может хранится множество. Данные ситуации под-
24
сказывают человеку, что он должен делать, как должен себя вести при одних или других обстоятельствах, при воздействии
одних или других потребностей.
Если человек при воздействии потребности в своей памяти находит нужную ситуацию то, руководствуясь этой информацией, человек предпринимает соответствующие действия. Если эти действия являются причиной удовлетворения и уменьшения данной потребности, то эта ситуация обновляется новыми деталями, и сохраняется до появления той же самой потребности при схожих обстоятельствах в будущем.
Если в памяти ситуацию найти не удаётся или, выполнив действия неправильно выбранной ситуации, потребность не
удовлетворяется, возвращаемся в исходное положение алгоритма где ситуация еще не найдена. В таком случае начинается
моделирование ситуации. Этот процесс человек понимает как мышление. Часть алгоритма, где проявляется данный процесс,
будем называть зоной мышления.
Мышление – это информационный процесс, во время которого, решается, в виде потребностей в программу введена задача, о том, какие должны приниматься действия, чтобы удовлетворять появляющиеся потребности.
Уровень мышления составляет параллельно действующие четыре элементы, в которых проявляется:
- формирование новой ситуации при помощи уже имеющейся информацией,
- поиск недостающей информации,
- сопоставление и причисление информации,
- действия руководствуясь новой сформированной ситуацией.
Данные элементы имеют свойства действовать вместе, одновременно друг друга пополняя.
Во время формирования новой ситуации при помощи уже имеющей информации возникает явление, которое человеком
понимается как воображение.
Воображение – проекция намечающихся действий и результатов формируемой новой ситуации в восприятии человека.
Данная проекция иногда даёт иллюзорную оценку результатов намечающих действий. Данная оценка не всегда отражает
действительность.
Восприятие - это эффект совокупности информационных процессов человека участвующих в выдвижении целей и
определяющих способов их реализаций. Во время данных информационных процессов так же проявляется эффект, который
человек понимает как своё сознание.
В части, где проявляется сопоставление и причисление информации, наблюдается человеческая возможность сопоставлять и видеть себя в ситуациях, наблюдаемых со стороны, в которых находятся другие люди.
Рассматривая алгоритм, далее видим, что если выполняя действия руководствуясь новой, при помощи зоны мышления
сформированной ситуацией, потребность в процессе удовлетворения уменьшается – то эта новая ситуация вписывается в
долгосрочную человеческую память как годная для использования.
Если в уровне мышления ситуацию сформировать не удаётся, а потребность дальше увеличивается, подключается зона
паники, которая принуждает уровень мышления использовать ресурсы побольше за счет подавления других маловажных потребностей. Зона паники активизируется при появлении потребностей, неудовлетворение которых угрожает существованию
человека. Данными потребностями являются физиологические потребности, а иногда и потребности в безопасности...
Действие зоны паники человеком понимается как чувство угрозы. Чем быстрее увеличиваются упомянутые неудовлетворенные потребности, тем сильнее становится влияние зоны паники. При крайних обстоятельствах зона паники может
задействовать максимум ресурсов, имеющихся в человеке.
Постоянная повышенная активность зоны паники может стать причиной психических расстройств и даже самоубийств.
В случаях, когда зона паники уже не помогает, а физиологические потребности достигают критического уровня, начинает активизироваться зона смерти. В зоне смерти находится конец алгоритма, воспринимаемый как физическая смерть
человека. Под воздействием зоны смерти человек может начать действовать безрассудно, инстинктивно, у него могут появиться судороги и прочее.
Человек в зоне смерти может находится только ограниченное время. Если ситуация не изменяется, если человеку ничто
и никто не помогает, в конце концов физиологическая среда человека перестаёт функционировать и наступает смерть. Например, если человек задохнулся, значит, ему не удалось удовлетворить физиологическую потребность к кислороду. Так же
не удовлетворяется соответствующие потребности, когда человек умирает от жажды или от голода, замерзает, умирает от
истощения или от разных болезней и прочее.
В таком случае если потребность, при воздействии которой, была здействована зона паники, больше не повышается,
начинается подавление данной потребности. Таким образом, потерпев неудачу удовлетворить данную потребность и при
отсутствии угрозы живучести человека, проявляется состояние, в котором человек решает отложить удовлетворение данной
потребности до тех пор, пока не изменится обстоятельства, или пока не появится новая информация, при помощи которой
можно будет обновить удовлетворение подавленной потребности.
Потребность, получившая статус подавленной, увеличивает психологическое напряжение, которая отбирает часть используемой энергии, замедляет работу уровня мышления и создаёт чувство дискомфорта.
Человек не в состояние контролировать появление зон паники и смерти. Появление потребностей вызывающих действие
упомянутых зон не зависит ни от взглядов человека, ни от мышления, ни от желаний, ни от каких либо знаний. Появление
зон паники и смерти зависит только от особенностей и состояний физиологической среды человека, в том числе множество
которых проявляются в виде инстинктов.
Человеку, живущему в социальной среде, нет возможности избежать подавливания некоторых инстинктов. Но при этом
нельзя забывать, что они несмотря ни на что всё равно существуют, и человек принуждён всё время балансировать между
тем, чего хочется и тем что можно.
Учитывая данные утверждения, можно начать детализировать и классифицировать потребности согласно с тем, какое
влияние здоровью имеет их подавливание в целях социализации. Таким образом классифицируя потребности, можно лучше
следить за подавляемыми потребностями, избегая ущерба здоровью и при этом помогая человеку оставаться полноценным
членом общества.
В противном случае, неуправляемое подавливание некоторых потребностей может привести к серьезным последствиям,
таким как всякого рода психическим расстройствам, болезням, психологическим отклонениям, алкоголизму, самоубийству
и т.п.
Исследуя данный алгоритм, видим, что в информационной системе человека действует закон причины и последствия.
Причиной, приводящей в действие информационную систему человека являются потребности:
- Физиологические потребности становятся причиной оставаться живым не только самому, но и продолжать потомство.
- Потребности безопасности - избегать всякого рода опасностей.
25
Discrete mathematic and mathematical cybernetics
Physico-mathematical sciences
Physico-mathematical sciences
- Потребности принадлежности и любви становится причиной социализации.
- Познавательные потребности становятся причиной прогресса. И т.п.
Как уже упомянули, предлагаемый изначальный вариант алгоритма показывает лишь самый принцип действия информационной системы человека. Это означает, что при желании рассматривать его детальнее нужны тщательные исследования,
эксперименты подтверждающие или опровергающие появляющиеся выводы, создание новой теоретической основы, программное моделирование, математическое описание принадлежностей и многое другое. Данный алгоритм является достаточно просторным направлением исследованный человека к которому можно подключить чуть ли не все направления науки:
психологию, физиологию, медицину, биофизику, физику, информационные технологии, математику, химию и т.д.
В последующих работах намечаем рассматривать технологическое решение информационной системы человека сформировавшейся в природе.
Выводы
Предъявленная схема передачи информации человека к человеку даёт возможность лучше понять и оценить точность и
погрешность передаваемой информации. При помощи данной схемы можно детализировать причины неточности и отклонения передаваемой информации. Зная причины неточностей, можно формировать эффективную методику их предупреждения или устранения.
Предложено несколько способов практического применения данных теоретических рассуждений, при помощи которых
можно облегчить часть неудобств людям имеющим физические недостатки.
Сформулированы определения, что на фоне естественных информационных систем является опыт, мышление, воображение, восприятие.
Предъявлен алгоритм программы информационной системы человека даёт возможность по глубже взглянуть на информационные процессы, происходящие в человеке. Детализирование информационных процессов человека так же даёт возможность усовершенствовать разработки искусственного интеллекта приближая момент начала моделирования информационных процессов человека при помощи современных информационных технологий.
Литература:
1. David G. Myers, “Psychology”, ISBN-10: 1-4292-6178-1 (Psichologija / David G. Myers; Poligrafija ir informatika, Kaunas,
2000. ISBN 9986-850-29-0)
2. Psychology as the behaviorist views it (1913). Watson, John B., Psychological Review, 20, pp. 158–177 (Psichologija biheivioristo požiūriu / John B. Watson; Vilniaus universiteto Specialiosios psichologijos laboratorija, 2004. ISBN 9986-19-544-6).
3. Ионас Герви, “Вопросы эволюции”, Научный центр эволюции земли и человека, Калининград, 1998
4. Ромуальдас Абрайтис, “Физиология человека” (Zmogausfiziologija/ R. Abraitis, P. Cibas, G. Gronow, A. Gutmanas, M.
Illert, H. Hultborn, E. Kėvelaitis, H. Kümmel, A. Mályusz, R. Miliauskas, A. Skurvydas, A. Stasiulis, H. Wiese; KaunoMedicinosUniversitetoleidykla, Kaunas, 1999. ISBN 9986-451396)
5. Добилас Кирвялис, “Биофизика”, Biofizika / Dobilas Kirvelis; Vilniaus Universiteto leidykla, 2007. ISBN 978-9955-33-055-4,
{http://www.biofizika.gf.vu.lt/files/uploaded/biofizikos-vadovelis.pdf}
6. Вайдотас Матутис, Мариюс Григола, “Человек как самостоятельная часть информационной системы”, http://gisap.eu/,
2013. {http://gisap.eu/node/35503}
ОТ «ХАОТИЧНОГО» К «ГАРМОНИЧНОМУ» МОДЕЛИРОВАНИЮ
Discrete mathematic and mathematical cybernetics
Клюйков Р.С., аспирант
Клюйков С.Ф., инженер
Приазовский государственный технический университет, Украина
Участники конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
Платон диалектикой строил математические модели идеалами гармонии Мирового Разума, но самих идеалов не показал.
Аристотель аксиоматическим методом создал модели упорядоченного хаоса,их неидеальная целостность – причина
проблем вычислительной математики. Алгоритмом полной индукции многоступенного сложения единиц восстановлены
идеалы и истинное моделирование.
Ключевые слова: математические модели, идеал, целостность, индукция, гармония.
By dialectics, Plato, used to create mathematical models by means of the ideals of the World’s reason harmonies, though he did
not show those ideals. Aristotle created models of a comprehensive chaos, by application of an axiomatic method, their not ideal
singularity being the reason of the problems of calculating mathematics. The ideals and true modeling were restored by means of the
algorithm of complete induction.
Keywords: mathematical models, uniformity, harmony, induction.
Когда-то Гермотим из Клоземона и Анаксагор избрали элементом истинногомоделирования мира - ум, Пифагор –
числа, Платон – эйдосы-образцы, Аристотель – идеи, Томас Гобсс – первые положения, Пьер Гассенди – единичные
представления, Лейбниц – монады. В наш век глобальной компьютеризации Вольфраму элементы моделирования
Вселенной удобнее называть программами.
Но ещё Фейербах такой подход к Истине называл «поиском причин» вместо «познания сущности». В таких исследованиях
сущность мира ограничивалась теми или иными абстрактными представлениями, соответствующими времени исследования.
Это сужало, упрощало проблему, не приводило и не привело к её решению.
Вернёмся к Платону. Платон первым заговорил о нетленных образцах, по которым построено всё в этом мире, назвал
эйдосами [eίδοσ, гр.] - идеалами, показал путь создания идеалами эволюционной гармонии. Но ни одного идеала не нашёл,
пользуясь четырьмя, а то и шестью из них ежедневно! Может, не захотел показывать?
Аристотель материализмом предложил «заменители» идеалов – идеи [ίδέα, гр.] – аксиомы формальной логики, как
26
«идеальные обобщения материальной действительности», которые ровно наоборот противоречили идеализму Платона:
«материя есть отражение идеалов и ими порождается». Аксиоматический метод Аристотеля надолго увёл Человечество от
Платона, от его эволюционной гармонии в сторону упорядоченного хаоса. Сегодня перед Вами стоит выбор: продолжать ли
идти за Аристотелем или повернуть к Платону? Так каковы пути развития представлений о мире, его пространстве, времени
и материи оказывают определяющее влияние на поведение вычислительной математики.
Вычислительная математика призвана решать задачи, возникающие перед Человечеством. А они в разные времена его
истории были разные, и не просто произвольные, а – всегда и непрерывно прогрессирующие в растущем завоеваниями
Человечества пространстве, наполненном всё глубже и точнее понимаемой Человечеством материей. Задачи решаются
моделированием. И становится актуальным вопрос, заданный темой конференции: «Мир вокруг – это эволюционная гармония
или упорядоченный хаос?». «Гармоничные» математические модели, предложенные Платоном, решаются без проблем, так
как находятся в гармонии со всем. А вот анализ «хаотичных» математических моделей, навязанных Аристотелем, обязательно
наталкивается на многочисленные трудности, для решения которых и была создана вычислительная математика. Нет смысла
перечислять эти трудности, «nomen illis legio», так как пути реализации хаоса – бесконечны. Путь же к гармонии мира –
один, и он, по Платону, «единственный правильный путь».
Чтобы математические модели не уходили от гармонии всё дальше в хаос, надо прекратить добиваться их целостности
системами разобщённых последовательностей чисел. Именно неидеальная целостность моделей создаёт трудности их истинного
анализа, необходимость применения приближённых статистических, оптимизационных методов, интерполяции, аппроксимации и
другого неточного.Для моделирования надо использовать одно, уже само по себе целостное – идеальное число Платона! Конечно,
для моделирования целостного сложного объекта потребуется тоже целостное, но также и сложное идеальное число, которого
пока ещё нет, его требуется построить. Однако пусть мы один раз помучаемся при создании такого сложного числа, зато навсегда
исчезнут трудности при многократном его копировании для моделирования целостности других сложных объектов.
Авторы не выдумывают «диких и химерических теорий», насильно формирующих целостную систему мышления из
нескольких плохо стыкуемых фактов. Мы постепенно разворачиваем картину мира, которая уже очень давно строится в
сознании Человечества сама, абсолютно взаимосвязанная, гармоничная, «круглая» со всех сторон, расширяющаяся всё
дальше и дальше только на таких условиях. Всё негармоничное со временем отмирает!
Согласно Платону, процесс Познания мира обязательно идёт через построение его математических моделей в форме
идеальных чисел; числа эволюционно усложняются, моделируя всё более сложные объекты и явления реального мира;
усложнение чисел идет последовательно, периодами, добавлением в каждом новом периоде возможности моделирования
одного нового дополнительного качества, характеризующего мир.
Идеальная математика Платона [1]предлагает теорию, объединяющую все ранее высказанные математиками и
философами причины, широко охватывающую все подходы (такие разные) к их осмысливанию.В этой теории элементами
Вселенной являются числа (Пифагор, Евдокс), но не обычные (цельные константы, моделирующие только количество), а
трансфинитно-функциональные числа (Платон, Кантор), обладающие внутренней ступенчато усложняющейся структурой.
Это позволяет в отдельном образце (Платон) трансфинитно-функционального числа, в отдельном эйдетическом числе
(Платон) обобщить идеи (Аристотель) бесконечного множества (Кантор) отдельных известных чисел и смоделировать не
только количество, но ещё и отношение, сочетание, перестановки количеств и многие другие качества реального мира.
Для восстановления Идеальной математики Платона авторы воспользовались математически точным алгоритмом полной
индукции в виде многоступенного сложения единиц, по Платону [«Государство», 531е-532с, 533с], переходом от одного
«эйдоса» к следующему «эйдосу» вплоть до «Единого».
Основа алгоритма полной индукции 1+1+... настолько проста и очевидно идеальна, что давно выделена, названа
математической индукцией. Является примером другим индуктивным обобщениям, идеальным образцом установления
справедливых общих заключений на множестве проверенных частных посылок. Считается очевидным достоверным выводом,
всеобще признанной Истиной. Действием математической индукции образуется первый идеал - натуральное число и
упорядоченное множество натуральных чисел. Эта идеальная основа давно заложена в начала всех систем Аристотелевых
аксиом математики, кто бы их ни придумывал. А вот продолжения их – разные, и они вовсе не повторяют основу, а потому
– далеки от идеалов Платона. Именно повторением идеальной основы над её же результатами (многоступенным сложением
единиц) были выстроены не только натуральные, но и целые, рациональные, действительные и другие числа, давно
известные Человечеству. Но – строго упорядоченными множествами, вложенными друг в друга «матрёшками» идеальных
конструкций -идеалами.
Необходимо было не просто складывать единицы одну с другой механически, но каждый раз с обязательным учётом того
нового качества, которое неизбежно возникает в результате сложения единиц в новую «целостность и общность», - новое
идеальное число. Идеал - целое с новым качеством, неведомым его частям. Так, по-новому, конкретнее, звучит древняя
мудрость «Целое больше простой суммы его частей». Именно открытие новых качеств новых идеальных чисел одаривало
Человечество новыми операциями для решения новых задач и вызывало очередные революции в историческом прогрессе
(приведены в круглых скобках) – «правильный путь» Платона, ведущий к гармонии, и он «единственный»:
1. Натуральное число сложено из единиц любых – постулатом Евклида, операцией сложения (Адам и Ева, дерево
Познания, революция Познания первым грехопадением);
2. Целое число сложено из натуральных одинаковых – правилом Коши, операцией умножения (Каин и Авель,
Неолитическая революция – победа земледелия над охотой);
3. Рациональное число сложено из целых с одинаковым набором n из группы m натуральных чисел всевозможными
n
сочетаниями Cm – элементарными симметрическими многочленами Виета, операцией сочетания, форму числа предложил
С.Ф. Клюйков [2] (революция Самосознания – первое в истории Человечества структурирование знаний наименее сложной
числовой конструкцией). Именно этой пропущенной в математике операцией античные греки «необъяснимо как» пришли ко
многим вершинам человеческого творчества [3];
4. Действительное число сложено из рациональных с одинаковым набором n из группы m натуральных чисел во
n
всевозможных их размещениях с повторением Am – операцией алгебры возведения в степень полиномов, обобщённой
биномом Ньютона (революция Возрождения античных знаний после тысячелетия мракобесия религии).
Уже среди этих идеальных чисел можно заметить единое правило (Вольфрам): новое более сложное число складывается
из предыдущих чисел, как из единиц (Евдокс), но – каждый раз по новому алгоритму (Вольфрам), обеспечивающему
обобщение нового более мощного бесконечного множества (Кантор) новых чисел, соблюдая закономерности:
• числа формируются самой простой операцией – сложением единиц ступенями;
• единицами сложения чисел следующей ступени служат числа предыдущей ступени;
• на каждой ступени свой особый порядок выбора единиц для сложения, согласно аксиоме выбора Цермело.
27
Discrete mathematic and mathematical cybernetics
Physico-mathematical sciences
Physico-mathematical sciences
Следующие идеальные числа в обычной математике называют моделями:
5. Модель функции сложена из действительных чисел всё большими интегралами всё больших производных постоянной
величины y0 по переменной величине x – операцией математического анализа интегрированием рядом Тейлора (Промышленная революция);
6. Модель состояния сложена из моделей функций всё большими интегралами (производными) рядов Тейлора по одинаковой
переменной величине x – системным анализом, форму числа предложил С.Ф. Клюйков [4] (Индустриальная революция);
7. Модель континуума сложена из моделей состояния всё большими их интегралами по другим состояниям (влияниями,
полями) – функциональным анализом, форму числа предложил С.Ф. Клюйков [5] (Научно-техническая революция);
8. Модель уровня сложена из моделей континуума списками по единому протоколу – функциональным программированием,
форму числа предложили Р.С. Клюйков и С.Ф. Клюйков [6] (Постиндустриальная революция);
9. Модель развития сложена из моделей уровня межуровневыми связями единым направлением по возрастающим критериям
– программированием сценариев, форму числа предложили Р.С. Клюйков и С.Ф. Клюйков [6] (Информационная революция);
10. Модель вывода сложена из моделей развития единой стратегией по возрастающим приоритетам – чисто функциональным
программированием, форму числа предложили Р.С. Клюйков и С.Ф. Клюйков [6] (Меритократическая революция);
11. И так далее – до Мирового Разума! Новые идеальные числа позволяют нам моделировать новые неизвестные грани
гармонии Вселенной, всё глубже, понятнее и очень просто познавать её устройство! Пользование последними идеальными
числами из-за сложности их структур возможно только с ЭВМ, но, благодаря единому правилу формирования чисел, - по
«поразительно простым программам» (Вольфрам).
Предложенные формы идеальных чисел – прямые, растущие от первозданной Единицы многоступенным сложением
единиц (Рис.1). На каждой ступени существует также обратная операция, уменьшающая прямые числа вновь до первозданной
Единицы. Выполнение обратных операций над первозданной Единицей и за ней формирует обратные идеальные числа
(«инобытие», «противоречивые идеи» Платона): ноль, отрицательные, дроби, трансцендентные, иррациональные,
мнимые, иррациональные параболы, логарифмы, гиперболы, определители, матрицы и т.д.
Discrete mathematic and mathematical cybernetics
Рис. 1. «Благо» - Идеальная математика Платона, 1997 г.
Все идеалы, найденные Человечеством в математике и программировании, многоступенным сложением единиц десятью
ступенями легко выстроились в Идеальную математику Платона и обнажили [3] периодическое повторение «группами по
четыре» первых простейших операций (сложение, умножение, сочетание, возведение) надвсё более сложными единицами
(ранее выстроенные идеалы), образуя: «Числа», «Зависимости», «Связи», «Интеллекты». Каждое следующее идеальное
число исключительно упорядоченными множествами, входящими друг в друга, выстраивает всё более общую картину мира
– «Единое», «Благо», Идеальную математику =Мировой Разум. Выделение идеальных чисел среди всего колоссального
созданного Человечеством за 40 тысячелетий проявило знаменитый грандиозныйдревнегреческий «математический план»
Устройства и Познания мира и его исполинское выполнение.
Моделируемое числами первой ступени количество возрастает на каждой следующей ступени до новой бесконечности
(«трансфинитность» Кантора) лавинообразно, и происходит переход количественных изменений в новое качественное
изменение («эмерджентность» западных математиков), в новую операцию над числами. Именно поэтому наши знания,
казавшиеся ранее «абсолютными», при переходе на каждую новую ступень Познания превращаются в «относительные».
Всякое качество требует для себя вполне определенного количества, а мерами каждого качественного перехода являются
конструкции предложенных идеальных чисел. Так прогрессивно от числа к числу растут их новые небывалые ранее разумные
свойства в моделировании количества, отношения количеств, сочетания количеств, расстановки количеств, зависимости
количеств, взаимосвязи зависимостей, влияния взаимосвязей, свободы влияний, тенденции свобод, выбора тенденций и т.д...
МАТЕМАТИКА – это наука о новых и новых качествах, начиная с количества, каждое следующее качество
охватывает все предыдущие.
Сравните предложенное с ограниченностью развития обычной математики «теорией беспорядочных множеств» Кантора
(Рис. 2). Комплексные числа – последние из обобщённых этой теорией, и, согласно теореме Фробениуса (1878), дальнейшее
обобщение чисел – невозможно.
Рис. 2. Развитие математики «теорией множеств» Кантора, 1883г.
28
Physico-mathematical sciences
Тысячелетиями интуицией Аристотеля математическое моделирование клонировало упорядоченный хаос, не
формализовалось и до сих пор зависит от интуиции, опыта и даже вкуса исследователей. Теперь же разумом Платона любой,
даже не математик, собрав все известные начальные представления о реалиях и идеи по решению любого вопроса, может
войти в Идеальную математику Платона [1]. Подобрав нужный, достаточно «умный» идеал, стандартными алгоритмами его
прямой операции, по его коду, его разумом может выстроить математическую модель, объединяющую одним числом даже
противоречивые идеи – «восхождение» диалектики Платона. Затем - «нисхождение» диалектики Платона – стандартными
алгоритмами обратной операции идеала решить математическую модель, вернуться снова в реальный мир и сравнить
сопоставимые результаты моделирования с реалиями [4-5]. Если они равны, то результаты – Истина [7]!Не сомнительно
«объявлены» заранее таковыми аксиоматическим методом Аристотеля, а неопровержимо доказаны диалектическим
методом Платона!
Идеальная основа 1+1+..., повторенная над её же результатами многоступенным сложением единиц, на каждой следующей
ступени создаёт новую Истину, не только обязательно охватывающую все предыдущие Истины (так как складывается из них),
но и обладающую новым, доселе неведомым истинным качеством. Абсолютная Истина – одна, но устроена гармоничной
грандиозно-сложной «матрёшкой» более подробных Истин.
Бессмертная идея Пифагора и Платона о всеобщей гармонии мироздания реализуется!
Литература:
1. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Идеальная математика Платона. - Saarbrücken: LAPLAMBERT, 2013. – 134 с; https://www.
lap-publishing.com/catalog/details//store/gb/book/978-3-659-45724-1/Идеальная-математика-Платона.
2. Клюйков С.Ф. Числа и Познание мира. - Мариуполь: Полиграфический центр газеты «ИнформМеню», 1997. - 112 с.
3. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Что сочетали древние греки // Історія розвитку науки, техніки та освіти: Збірник праць Х
Міжнародної конференції. - Київ: КПІ, 2012. - С.116-118.
4. Ширяев В.И., Клюйков С.Ф. Исследование деформации калиброванных валков прокатных станов //Изв. вузов. Черн.
металлургия. – 1976. – N6. – С.72-74; (См. яп.: J-GLOBALID 201002060363538148, №77А0015279 от 10 марта 2003 г.).
5. Клюйков С.Ф., Ширяев В.И. Универсальное математическое моделирование прокатных систем //Изв. вузов. Черн.
металлургия. -1979. - №4. - С.48-54; (См. англ.: Steelinthe USSR. - 1983, Institute of Metals, London SWI 5DB, England).
6. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф.Основания математики – Идеальной математикой // Винеровские чтения: Труды IV
Всероссийской конференции.– Иркутск: ИрГТУ, 2011. – Т. 2. - С.144-153.
7. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Истинность математики //Труды ИВМ и МГ СО РАН. Сер. Информатика.- Новосибирск:
ИВМ, 2011.- Вып.10.- С.100-106.
ЗАКОН АРХИМЕДА ЧАСТНЫЙ СЛУЧАЙ ЗАКОНА ПАСКАЛЯ: ВЕЧНО НЕПРЕДВИДЕННЫЙ
ПАРОДАКСАЛЬНЫЙ – ЭФФЕКТНЫЕ И САМЫЕ УДИВИТЕЛЬНО – КРАСИВЕЙШИЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ
ТАГАЕВА ЗА ВСЮ ИСТОРИЮ ФИЗИКИ
Тагаев Х., ст. преподаватель, д-р Международной Научной Академии Аntigue World, директор научного центра
Академии, проф.
Джизакский государственный педагогический институт, Узбекистан
Участник конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
В сельских местностях жители 40-50 лет тому назад не имели холодильники. И сейчас находятся такие семьи. В таких
условиях они в весеннее и летнее время в взбивалке (куби) приготавливали из кислого молока (катик) сливочное масло
(круглой формы), которое хранили на дне посуды («банки») в холодной воде (Рис.1). Но если воду вовремя не заменить, то
лежащее (погруженное) утром на дне посуды (по закону Архимеда) сливочное масло, к обеду или после (к 14 или 15 часам)
когда станет жарко, начнёт смягчаться и поменяет форму (круглая форма примет форму посуды) и всплывет на поверхность
воды (закон Архимеда не выполняется, то есть нарушается), точный парадокс (Рис.2).
Рис. 1
Рис. 2
29
Mechanics of liquid, gas and plasm
Установлено о частном случаи закона Архимеда закона Паскаля, справедливости только для больших объёмов жидкостей и не соответствии его для случаев плавания тел в малых объёмов жидкостей. Проводя соответствуюших опьтов и
теоретических исследований раскрыто ограниченности применения закона Архимеда.
Ключевые слова: граница, Архимед, Паскаль, закон, опыть, теория, эксперимент, парадокс
It was determined about particular cases of Archimed`s Law Pasqual`s Law is use ful only far great capacities of Liguids and it
does`t correspond to cases of bodies fluctuation in stall capasities of liquds.
Having coppied out appropriate experiences and theoretical reserches the authers defined scantiness of applicability of Archimed`s Law.
Keywords: border, Archimedes, Pascal, Law opyt, theory, experiment, paradox
Physico-mathematical sciences
Утром лежит масло (тело) на дне посуды, значит сила тяжести Ғт масло (тело) больше чем Архимедова подъемная сила
(ҒА), то есть Ғт > ҒА, и закон Архимеда выполняется. Однако после обеда, при таком весе и объеме (количество) воды, сливочное масло (тело) плавает, в чем причина? Данный парадокс в первом случае закон Архимеда действительно правилен, нет
никаких сомнений, но в некоторых случаях (второй случай) применения данного закона ограничено, то есть, закон Архимеда
частный случай закона Паскаля. Именно во втором случае сливочное масло плавает за счет силы давления Паскаля (не Архимедовой подъемной силы). Ниже попытаемся выяснить причины этого парадокса.
Из школьной программы по физике известно, что закон Архимеда трактуется так «Сила действующая на тело полностью
погруженного в жидкость зависит от объема тела и плотности жидкости».
Но в действительности во всех ли случаях действует этот закон? До сего момента в печатных изданиях и учебных пособиях об этом не упоминается, то есть выше сказанный эффект (или нарушение закона Архимеда) в расчетах не принимался.
Для пояснения данного парадокса возьмем цилиндрический сосуд и наполним до места слива воды. Используя сосуд
меньших размеров, шкалой внешней стенки (рис.3) в кубических сантиметрах, а высоты в сантиметрах.
Первый эксперимент. Меньшую посуду опускаем в большой цилиндрический сосуд с наполненной водой и начинаем
заполнять песком до определённого погружения мерной посуды в воду. Например, посуду с песком погружалась в воду до
отметки 400 по показанию шкалы. Объём вытесненной жидкости при взвешивании окажется равным 400 г, следовательно,
объем вытесненной жидкости 400см3 и вес посуды с песком тоже 400 г. Закон Архимеда полностью выполняется, то есть
сила тяжести равна Архимедовой силе (рис.4).
Рис. 3.
Рис. 4.
Второй эксперимент. В посуде с относительно большим диаметром оставим 100 г. воды и в неё опускаем посуду с песком
(400 г.) она потонет (рис.5), опять закон Архимеда выполняется, так как сила тяжести больше чем Архимедова подъемная
сила Ғт>ҒА (состояние сливочного масло погруженного в посуду утром).
Mechanics of liquid, gas and plasm
Рис. 5.
Третий эксперимент. Повторим аналогичный эксперимент несколько раз используя цилиндрические сосуды с разным
диаметром. По мере уменьшения диаметра, как и до этого, будем заполнять их водой по 100 г. В каждый из этих сосудов по
очереди будем погружать сосуд с песком 400 г. до тех пор пока в одном из сосудов 400 граммовое тело всплывёт в 100 г. воды
(рис.6). Это состояние соответствует плаванию сливочного масла в обеденный период, то есть нарушает закон Архимеда
(рис.6).
Рис. 6.
Четвертый эксперимент. Повторим третий эксперимент (Рис. 6) поворачивая внутренний сосуд (баклашка) с песком на
180° (Рис. 7). Баклашка потонет, повторяется первый парадокс (Рис. 1).
30
Physico-mathematical sciences
Рис. 7.
Пятый эксперимент. В обыкновенную домашнюю посуду с польной водой опускаем выполненный из пенопластира тонкий сосуд (Рис. 8).
Рис. 8.
Она плавает на поверхности воды. Для этого случая определяем сила Архимеда и сила давления Паскаля:
1.
2.
FA = g ⋅ ρ ж ⋅ Vж , при Vж = 1 FA = g ⋅ ρ ж
P = g ⋅ ρ ж ⋅ h , при h = 1 P = g ⋅ ρ ж , то есть, сила Архимеда и сила давлению Паскаля одинаковы FA = P .
В ходе экспериментов становится ясно, что с уменьшением диаметра сосуда заполненного 100 граммами воды при достижении расстояния до сосуда заполненного песком уровень жидкости поднимется до высоты (h2=400см3). По данному
эксперименту видно, что (рис.6) h2 соответствует h1 (рис.4) равному 400 по указанной шкале в первом эксперименте.
Сущность данного парадокса можно объяснить связав с важным гидростатическим открытием великого французского
ученого в 7-ом веке Б. Паскаля. По закону Паскаля «Поверхностное давление действующее на жидкость или газ передается
без изменения в любою точку жидкости или газа». Именно закон Паскаля заставляет в последнем эксперименте плавать 400
граммовый сосуд с песком в 100 г. воды. Причины этого явления можно объяснить через теоретические формулы, следующим образом.
Сначала определяем Архимедову подъемную силу (1-опыт), F A = g ⋅ ρ ж ⋅ V ж (1)
Где g - сила тяжести, действующее на тело массой 1 кг , g
ρж - плотность жидкости, плотность воды, U
1000
9,8
ɤɝ
;
ɦ3 2
Sd
ɇ
ɤɝ
3,14 ˜ 7 2
Vж - объем погруженной части сосуда с песком, Vɠ
˜ h1
˜ 10,42 399,086 | 400ɫɦ3 0,0004 ɦ3 4
4
где d - диаметр сосуда с песком, см;
h1 - высота погруженной части посуды с песком, см. при этом Архимедовой подъемной силы будет равна:
FA
9 ,8
H
ɤɝ
˜ 1000 3 ˜ 0 , 0004 ɦ 3
ɤɝ
ɦ
4ɇ
0 , 4 ɤɝ
400 ɝɪɚɦɦ , то есть подтверждает достоверности первого
опыта.
Теперь анализируем последнее положение (3-опыт, рис.6), то есть сосуд с 400 граммами песка, который плавает в 100
граммах воды. Как отмечалось выше, в этом явлении сосуд с 400 г. песка заставляет плавать на 100 г. воды не сила Архимеда,
а сила давления Паскаля. Так как сила давления Паскаля в данном случае равна:
ρ = g ⋅ ρ ж ⋅ h2
где h2 - высота столба воды погруженной части сосуда с 400 г. песка на 100 г. воды.
При этом (рис.6) соответствующей к шкале «400» высота столба воды h2
определяем силу давления Паскаля 51
9,8
10,42ɫɦ . Подставляя значении в формуле (2)
ɇ
ɤɝ
ɤɝɫ
ɝɪ
˜1000 3 ˜ 0,1042 ɦ 1042 ɉɚ 104,2 2 10,42 2 ɤɝ
ɦ
ɦ
ɫɦ
Значит, на каждый см2 площади действует 10,42 г. сила давления Паскаля. Тогда при равной площади дно сосуда
5ɉɚɫ
U1 ˜ S 10,42 ˜ 38,3 | 400ɝɪ. То есть сила подъема Паскаля будет равна силе подъема Архимеда на первом опыте
(рис.4).
Выше указанные опыты показывают, что закон Архимеда применим только к погружаемому телу с большим зазором;
второй опыт на рис.5., при погружении тела с относительно очень малым зазором не выполняется; третий опыт на рис.6, в
данном частном случае нарушается закон Архимеда. Чем меньше зазора между сосудами, тем больше (увеличивается) высота столба воды h2 и, соответственно, 100 граммовая вода заставляет плавать значительно тяжёлые тела (400гр).
Причину, утром лежащего на дне посуды сливочного масла, можно объяснить сущностью вышеуказанных опытов и теоретических расчетов. Так как, утром зазор между сливочным маслом круглой формы и внутренней стенки банки залитой во-
31
Mechanics of liquid, gas and plasm
(2)
Physico-mathematical sciences
дой будет значительно больше и сливочное масло погружается на дно банки (выполняется закон Архимеда). А после обеда,
от жаркой погоды, оно смягчается меняя круглую форму переходит на цилиндрическую, тем самым до предельного значения
приближается к внутренней стенки банки (третий опыт, рис.6) и, соответственно, высота столбы воды h2 увеличивается до
максимального значения и поднимает его сила давления Паскаля (нарушается закон Архимеда).
Исходя из вышеуказанного можно сделать следующий вывод:
1. Из данных экспериментов видно, что закон Архимеда правилен только когда в посуде с польной водой зазор между
стенками больше погружаемого в нем тела (в таком случае он не теряет свой смысл). Однако, с уменьшением до определенного предела зазора между сосудами он теряет свой смысл, в этих случаях это частный случай закона Паскаля. Это нарушение зависит от величины зазора между сосудами (с погружаемым телом), формы погружаемых тел и плотности жидкости;
2. Сущность этого парадоксального эффекта надо учитывать при определении объемов тел и гидростатических весах, в
противном случае, может привести к ошибочным результатам;
3. В программу физики системы непрерывного образования, в том числе школьную физику необходимо вести (включить)
сущность данного парадокса при изучении законов Архимеда и Паскаля в виде теоретических знаний и лабораторной работы, который значительно углубит знания учащихся по изучении этих законов.
Mechanics of liquid, gas and plasm
Литература:
1. Перишкин А.Б., Родина Н.А. Физика. Ташкент, «Укитувчи» 1994 г.;
2. Тагаев Х. Граница применимости закона Архимеда. Международная научно – техническая конференция. Технический университет. Ташкент. Сборник тезисов, секц. Физика 10-декабря 1999г;
3. Тагаев Х. Объяснение нарушение закона Архимеда и его граница применимости по парадоксу «Эффект Тагаев».
Материали VIII Международной научно-практической конференции (28-июня 2013г.). «В мире научных открытий», издательство «Спутник» Москва 2013г. Секция 10. Физико-математические науки, стр 103-107.
32
CHEMICAL SCIENCES
КРИТЕРИИ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ α,β-НЕНАСЫЩЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Симонян Г.С., канд. хим. наук, доцент
Ереванский государственный университет, Армения
Участник конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
Изучение связи между реакционной способностью соединений с их строением (с природой входящих в них групп)
является предметом исследования физической органической химии. В литературе известно много параметров, которые
характеризуют ненасыщенные соединения (НС), в частности, виниловые мономеры [1-6]. Эффекты, связанные с различной
полярностью заместителя X в олефиновом компоненте СН2=С(R)X (где X=СN, СООR, CONH2), и влияние алкильной группы
качественно оценены в работе [7]. Замещение α или β атомов водорода в молекуле α,β-HC на алкильную группу приводит к
понижению активности двойной связи в реакциях присоединения. Установлено, что α-замещение делает пассивнее двойную
связь, чем введение заместителя к β-атому углерода. Молекулы НС, содержащие гетероатомы (галогены, азот, кислород,
сера и т.д.), которые более электроотрицательны, чем атомы водорода, существует индуктивный эффект, т.е., смещение
заряда σ-связей в сторону гетероатома. Гетероатомы имеют также замкнутые электронные пары р-электронов,которые
могут при известных условиях принимать участие в образовании химических связей наряду с p-электронами кратных связей
(мезомерный эффект). Если гетероатомные заместители содержат кратные связи (С=О, С≡N), то необходимо учитывать
также влияние сопряжения [8,9]. Все эти факторы проявляются одновременно и, строго говоря, не могут быть отделены один
от другого. Реакционноспособность НС возрастает при увеличении сопряжения двойной связи с заместителем.
Целью данной работы является представить и обсудить те параметры НС, которые характеризуют реакционную
способность НС в нерадикальных и радикальных реакциях и часто применяются в корреляционном анализе.
Таблица 1.
Параметры НС
НС
АН
MA
МMA
АА
МАА
ВА
Ст
е [2]
1.2
0.6
0.4
1.3
1.24
-0.22
-0.8
Q [2]
0.6
0.42
0.74
1.18
1.46
0.026
1
е/Q
2
1.43
0.54
1.1
0.85
-7.86
-0.8
qbC
0.08
0.107
0.095
0.052
0.039
-0.25
0.051
qс=о
-0.059
-0.378
-0.379
-0.392
-0.393
-0.118
σ0[10]
0.63
0.36
0.26
0.27
0.20
0.04
μ [11]
3.8
1.67
1.67
1.75
0.56
η [12]
0.428
0.565
0.46
0.73
В [10]
89
89
73
54
β [3]
5.3
5.2
4.9
3.0
4.85
PV [4]
0
0.6
-1
Для характеристики реакционной способности НС в молекулярных (ионных) и радикальных реакциях используют различные
эмпирические параметры и константы [1-9]. В таблице 3 приведены некоторые параметры акрилонитрила (АН), метакрилта
(МА), метилметакрилата (ММА), акриламида (АА), Метилакриламида (МАА), винилацетата (ВА) и стирола (Ст).
Так как концентрация НС в реакциях Михаэля [13] и, в особенности, в реакциях полимеризации [8-10] соизмерима с
концентрацией растворителя, то надо учитывать солватирующие способности НС. Известно, что НС может сольватировать
реагенты полимеризационной системы, КПЗ и радикалы.
В качестве мерой нуклеофильной сольватационной способности НС выбран параметр основности Коппела-Пальма
В [1]. Для построения шкалы нуклеофильной способности растворителей ими использованы данные по ИК-спектрам
дейтерометанола СН3ОD
B = ν0OD – νOD ,
где ν0OD и νOD – частоты валентных колебаний связи ОD в СН3ОD , газовой фазе и данном растворителе, в частности в НС.
В ряду АН=ММА.>ВА>Ст В уменьшается.
Известно, что в жидкофазных радикальных реакциях вязкость среды влияет на эффект “клетки”. Полярнось НС
характеризует также дипольный момент. Как видно из таблицы, по дипольным моментам НС располагаются в ряд
АН > ВА > МА = МА > Ст
В литературе известны также другие параметры, характеризующие активность НС, полученные с использованием
различных реакционных серий. Так, параметр Фридмана [4] : PV = lg kX/kАН,
где kX и kАН – константы скоростей реакций глицина с НС и АН в воде. Для АН, МА, АА и винилметилсулфоната
получены следующие значения Рv 0, 0.6 , -1 и 0.8.
33
Chemical sciences - Open specialized section
Обсуждаются параметры, которые характеризуют реакционную способность ненасыщенных соединений в нерадикальных
и радикальных реакциях и часто применяются в корреляционном анализе. Показано, что параметры Q и Альфрея и Прайса
коррелируются с константой заместителя Тафта σ0, с параметрами Бенфорда β и Фридмана PV , с дипольным моментом
ненасыщенных соединений μ и зарядом β–углерода в молекуле ненасыщенного соединения.
Ключевые слова: параметры мономеров, ненасыщенные соединение, корреляция, реакция Михаэля.параметры Альфрея и
Прайса.
Discusses the parameters that characterize the reactivity of unsaturated compounds in the non-radical and radical reactions and are often used
in correlation analysis. It is shown that the parameters Q and e Alfrey’s and Price’s correlated with Taft’s substituent constant σ0, with parameters
Benford β and Friedman PV, with a dipole moment of unsaturated compounds μ and charge β- carbon molecule unsaturated compound .
Keywords: parameters of monomers, unsaturated compound, correlation, the Michael reaction, parameters Alfrey’s and Price’s.
Chemical sciences
Для характеристики НС в радикальных процессах Бемфорд и Дженкинс [3] предложили следующее эмпирическое
уравнение для константы скорости радикальной реакции:
lgk = lgkT + aσ + β
В этом уравнении kT – константа скорости передачи цепи через толуол. Параметр σ характеризует полярные свойства
заместителей в полимерном радикале. Параметр σ в простейших случаях приравнивается константе σ0 Гаммета для
п-заместителя. Параметры a и β характеризуют свойства НС. Значения a лежат в пределах от - 5 до 1.
Впервые Альфрейом и Прайсом [2] предложено эмпирическое уравнение для выражения реакционной способности
(сравнительных активностей) виниловых мономеров при их радикальной сополимеризации (r1 и r2):
k12 = P1Q2exp(-e1e2)
где k12 - это константа элементарной реакции соединения радикала М1. с мономером М2. Откуда получается, что:
r2 = k22/k21 = Q2/Q1 exp [-e2(e2-e1)]
r1 = k11/k12 = Q1/Q2 exp [-e1(e1-e2)]
Принято Q и e называть параметрами Альфрея и Прайса. Они вычисляются из опытных данных с учетом r1 и r2 и, условно
принимая для стирола, Q = 1 и e = -0.8.
Параметр Q включает в себя резонансные и стерические эффекты, параметр e связан с полярностью мономера [2].
Теоретическое рассмотрение значений Q и e показывает, что чем больше Q и меньше e, тем активнее мономер по отношению
к радикалам. Получается, что cоотношение e/Q удовлетворительно коррелируется с константой заместителя Тафта σ0 [5,6]
и μ (без ВА), а с PV- плохо.
σ0 = (0,135 ± 0,05) + (0,187 ± 0,04) e/Q , r = 0,908, s=0,920, n=5
μ= (1,155 ± 0,502) +(0,972 ± 0,380) e/Q , r=0,875, s=0,803, n=4
PV = (-1.452 ± 0,87) + (2.404 ± 1.55) e/Q , r = 0,492, s=0,995, n=3
Следует отметить,что получается отличная корреляция между β и e/Q.
β = (4,87 ± 0,05) + (0,24 ± 0,01) e/Q , r = 0,994, s = 0,499, n = 5
Впервые нами использованы параметры Q и e Альфрея и Прайса [14] для выражения активности α,β−ненасыщенных
соединений при их нерадикальных реакциях с аминами.
CH
2
C H ɏ C nH m 2 N H
C nH m 2 N – C H 2 – C H 2 ɏ Chemical sciences - Open specialized section
Ввиду того, что реакции Михаэля протекают по нерадикальному механизму, естественно полагать, что чем меньше Q
и больше е, тем активнее мономер по отношению ко вторичным аминам, в отличие от радикальных реакций, например,
радикальной сополимеризации.
Показано, что для водорастворимых мономеров (АН, АА, МАА), также как для маслорастворимых АН, МА, ММА в ДМФ с
увеличением значения отношения e/Q скорость реакции НС+вторичный амин закономерно увеличивается. Например, получается
хорошая корреляция между константой скорости реакции АН, МА, ММА с пиперидином в ДМФ и отношением e/Q.
lgk = -3.32455 + 0.10966 e/Q, r=1,
Анализ реакционной способности НС со вторичными аминами показал, что для мономеров, когда e/Q > 0 (например
АН, МА, МАА, АА, ММА и т. д.), реакция идет без катализатора, а если e/Q < 0 (например Ст), реакция протекает только в
присутствии катализатора; когда e/Q << 0 (для ВА e/Q = –7,86) механизм реакции со вторичными аминами коренным образом
отличается от механизма реакции Михаэля. Для ВА реакционным центром является не β-С, а карбонильная группа.
Так как константы σ, e, и в какой-то мере Q отражают сравнительную величину электронной плотности на реакционном
центре, т.е. показывают, как заместитель изменяет (уменьшает или увеличивает) электронную плотность на реакционном
центре, можно было ожидать линейную связь между ними и зарядами атомов в молекулах НС.
Как вытекает из механизма взаимодействия НС + вторичный амин, активность мономера зависит от суммарных зарядов
β−углерода (qβC) и кислорода карбонильной группы qс=о в молекуле мономера (чем больше qβC, тем активнее мономер).
Значения квантовохимических расчетов qβC и qс=о НС приведены в таблице. Нами в работе[14], используя также значения
qβC, Q и e и N-винилпроизводных дифениламина, фенотиазина, пиррола, индола и карбазола, приведенных в работе [15],
получена хорошая корреляция между qβC и соотношением e/Q.
qβC = (0.0130±0.0093) + (0.0369±0.0033)e/Q, r=0.96821, п=10
Таким образом, согласно нашим расчетам, параметры Альфрея и Прайса Q и e, которые отражают сравнительную величину
электронной плотности атомов в молекуле НС вообще и, в частности, у β-углеродного атома, хорошо коррелируются с остальными
параметрами НС и могут быть критериями реакционной способности НС в их нерадикальных и радикальных реакциях.
Так как в реакции Михаэля можно рассматривать диполь-дипольным или ион-дипольным взаимодействием, и она начинается
по схеме 1,4-присоединения, то для характеристики активности мономера помимо заряда β-углеродного атома важен и заряд
qс=о. Нами предлагается корреляционное уравнение, связывающее логарифму констант скорости реакции НС – амин с зарядом
β-углеродного атома и зарядом заместителя в 4 месте (С≡N и С=О), в молекуле НС в виде: lgk=a0 + a1qbc + a2qс=о .
Литература:
1. Пальм В.А. Основы количественной теории органических реакций. –Л.,Химия,– 1977. –360с.
2. Alfrey T., Price C. Relatives reactivities in vinyl copolymerization // J. Polymer Sci.–1947. - № 2. - P.101-106.
3. Bamford C.,Jenkins J.S. Pattens on free radical reactiviti. III.//Trans.Farad.Soc. 1963.–V.59,– P.530-539
4. Fridman M., Wall J. Additive Linear Free-Energy Relationships in Reactions Kinetics of Amino Groups with a,b-Unsaturated
Compounds. //J.Org.Chem., –1966.–V.31, –№9, –P.2880-2885.
5. Taft R.W. Polar and Staric Substituent Constants for Aliphatic and o-Benzoate Groups from Rates of Esterification and Hydrolysis of Esters.//J. Am. Chem. Soc., –1952. – V.74,– №12,– P. 3120-3128.
6. Taft R.W. The General Nature of the Proportionality of Polar Effects of Substituent Groups in Organic Chemistry.// J. Am.
Chem. Soc., –1953. –V.75, –№17, –P. 4231-4238.
7. Кост А.Н., Суминов С.И. О влиянии растворителей и пространственных факторов в реакции Михаэля.//ЖОХ,–1965.–
Вып.8,–Т.1, –С.1341-1344.
8. Багдасарян Х.С. Теория радикальной полимеризации.–М.,Наука, –1966. –.298 с.
9. Оудиан Дж. Основы химии полимеров.–М., Мир, –1974.–614 с.
10. Энтелис С.Г., Тигер Р.П. Кинетика реакций в жидкой фазе. –М., Химия, –1973.– 416 с.
11. Осипов О.Л., Минкин В.М. Справочник по дипольным моментам молекул.–М., Высш. школа, –1965. –219с.
12. Мономери/под.ред.Коршака В.В. –М.,И.Л.–1951.
13. Химия алкенов. /под ред. С.Патая/. –Л., Химия, –1969.–260 c.
14. Симонян Г.С., Бейлерян Н.М. Параметры Альфрея-Прайса как критерии реакционной способности α,β-НС в реакции
со вторичными аминами. //Химич.журн.Армении,–2001.–Т.54,–№3-4,–С.130-132.
15. Гайнцева Л.Л., Куров Г.Н. Влияние строения N-винильных мономеров на их активность в сополимеризации с
N-винилфенотиазином.// Тез. Докл. “Радикальная полимеризация” .– Горкий,–1989.– С.25-26.
34
Chemical sciences
УДК 541.183:661.183.12
СОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА ВОД ШЛАКОВЫМ АДСОРБЕНТОМ
Хоботова Э.Б., д-р хим. наук, проф.
Грайворонская И.В., аспирант
Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, Украина
Участники конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
Улучшение экологической ситуации промышленных регионов возможно за счет использования крупнотоннажных промышленных отходов (ПО). Внедрение малоотходных технологий стимулирует реализацию мероприятий по охране окружающей среды: ликвидацию отвалов ПО, выявление ресурсной ценности и полезных свойств ПО, обоснование целесообразности их утилизации в качестве технических материалов и сорбентов при очистке сточных вод. Экологическая безопасность
обеспечивается путем предотвращения сброса сточных вод при внедрении систем оборотного водопотребления предприятий, частичной ликвидации отвалов металлургических шлаков как ПО при их использовании в качестве сорбционного
материала и последующей утилизации отработанных шлаковых сорбентов в дорожной отрасли.
Цель работы – минимизация накопления ПО и сточных вод путем безопасного использования металлургических шлаков как техногенного сырья в технологиях сорбционной очистки питьевых и промышленных сточных вод.
Задачи исследования:
– определение элементного, минералогического и радионуклидного составов шлаков и изменений морфологии поверхности частиц в различных условиях;
– выявление корреляции между условиями активации шлаков и изменением природы поверхностных функциональных
групп, увеличением скорости адсорбции и сорбционной активности по ряду органических веществ, оптимизация кислотного интервала очищаемых вод, что обеспечивает повышение эффективности адсорбции;
– изучение кинетических характеристик процесса адсорбции органических соединений шлаковыми адсорбентами и количественное описание процесса адсорбции;
– исследование процессов десорбции сорбатов из шлаков;
– разработка схем замкнутого водопотребления при использовании сорбционной очистки шлаковыми адсорбентами.
Объект исследования – адсорбция шлаками ООО Побужского ферроникелевого комбината (ПФНК), ПАО Никопольского завода ферросплавов (НЗФ) и ОАО «АрселорМиттал Кривой Рог» органических загрязнителей питьевых и промышленных сточных вод для обеспечения экологической безопасности. В качестве сорбатов исследованы органические красители: метиленовый синий (МС), метилвиолет (МВ), Конго Красный (КК); ароматические соединения: фенол, п-нитрофенол,
анилин, п-нитроанилин; ПАВ: анионактивный ПАВ (АПАВ) – натриевая соль додецилсульфокислоты С12Н25ОSО3Na, катионактивный ПАВ (КПАВ) входит в состав препарата Polyram.
Предмет исследования – корреляция между оксидным, минералогическим составом фракций техногенного сырья, видом ее активации и количественными показателями адсорбции, характеризующие ресурсную ценность металлургических
шлаков как адсорбентов.
Экспериментальные методы исследования позволили достоверно определить состав металлургических шлаков и прогнозировать их свойства в качестве сорбентов органических соединений. Изучение свойств и модификации техногенного
сырья требует комплексного подхода, включающего рентгенофазовый, петрографический, гамма-спектрометрический анализ и электронно-зондовый микроанализ. Минералогический состав техногенного сырья определено с помощью рентгенофазового и петрографического анализа. Элементный состав и морфология поверхности частиц шлаков исследованы методом
электронно-зондового микроанализа на сканирующем электронном микроскопе. Гамма-спектрометрическим методом установлены показатели радиационной активности шлаков. Природа и состояние поверхностных функциональных групп шлаковых частиц определялись с помощью ИК-спектрофотометрии. Адсорбционные свойства образцов определены методами:
спектрофотометрическим, хроматографическим, флуориметрическим и общего углерода. Вымывание собственных компонентов шлака в раствор и процессы десорбции поглощенных сорбатов исследованы методом капиллярного электрофореза.
Методом воздухопроницаемости определены удельные поверхности (S) фракций шлаков < 0,63 мм: шлак НЗФ S = 880
см2/г; шлак «АрселорМиттал» S =1625 см2/г. Удельная поверхность шлака ПФНК рассчитана по значению, соответствующему максимуму изотермы адсорбции: S = 4000 см2/г. Фракционный состав шлака ПФНК от 0,315 до 3,0-2,5 мм.
В качестве методов исследований сорбционных свойств шлаков по отношению к органическим соединениям различных классов выбраны спектрофотометрический, хроматографический, флуориметрический, капиллярного электрофореза
и определения содержания общего углерода, позволяющие определить концентрации органических сорбатов в широких
интервалах концентраций.
35
Chemical sciences - Open specialized section
Определен элементный, оксидный, минералогический и радионуклидный состав металлургических шлаков. Установлен класс радиационной опасности исследуемых промышленных отходов. Теоретически и экспериментально обоснованы
принципы определения сорбционной активности металлургических шлаков. Определены оптимальные условия химической
активации шлака, природа функциональных групп, заряд и морфологические особенности поверхности частиц сорбента.
Установлены зависимости количественных показателей адсорбции от параметров процесса, которые имеют значения для
использования шлаковых сорбентов в производственных условиях. Определены механизм, кинетические характеристики и
выведены уравнения адсорбции.
Ключевые слова: металлургический шлак, химическая активация, сорбент, адсорбция
The elemental, oxide, mineralogical and radionuclide composition of metallurgical slags is determined. The class of radiation
danger of researched industrial waste is carried out. The principles оf metallurgical slag fractions sorption activity determination are
substantiated theoretically and experimentally. Optimum conditions of chemical activation of slag, type of functional groups, charge
and morphological characteristics of sorbent’s surface are defined. The dependences of quantitative indicators from adsorption process parameters which have the implication for slag sorbents utilization in production environment are determined. The mechanism
and kinetic properties are determined and adsorption equations are derived.
Keywords: metallurgical slag, chemical activation, sorbent, adsorption
Chemical sciences
Химический состав шлаков. Рентгенофазовым анализом в составе шлака ПФНК обнаружен минерал диопсид
CaMg(SiO3)2, слоистая структура которого способствует к проявлению им сорбционных свойств [1]. Образец, обработанный
водой на протяжении месяца, кроме диопсида содержит кварц, маргарит Ca0,88Na0,12Al2(Si2,12Al1,88O10)(OH)2, альбит NaAlSi3O8,
иллит K(Al4Si2O9(OH)3). В составе шлака НЗФ кроме диопсида обнаружен минерал – титанит Ca(Ti0,818Al0,182)(O0,818F0,182)
(SiO4). Основными минералами шлака «АрселорМиттал» являются ранкинит Ca3Si2O7, окерманит Ca2MgSi2O7 и геленит
Ca2Al(Al,Si)2O7.
Элементные составы гранулометрических фракций шлака ПФНК практически идентичны друг другу и составу шлака
НЗФ производства сплава FeSi. В последнем случае наблюдаются различия по завышенному содержанию S, Mn и F. Шлаки
НЗФ производства сплавов FeMn и SiMn имеют существенно другой состав. Преобладание карбидов Fe и Mn (сплав FeMn)
и сульфида Fe (сплав SiMn), наличие Fe, Mn, Pb, S, Р, Sb и Sr, практическое отсутствие стеклофазы приводит к тому, что
данные шлаки невозможно рассматривать как перспективные шлаковые сорбенты. Доказано, что шлак ПФНК на 53 % состоит из диопсида в аморфном состоянии, что повышает сорбционную активность шлака за счет поверхностного поглощения
сорбатов аморфной фазой [1].
Сравнение элементного состава гранулированного (фракция > 10 мм) и отвального доменного шлака «АрселорМиттал»
показывает, что в отвальных шлака меньше Са, но присутствуют Fe и Mn. Анализ оксидного состава фракции > 10 мм гранулированного шлака показал высокое содержание алюмосиликатов кальция и магния.
Гамма-спектрометрическим методом определены удельные активности радионуклидов (Ci) и эффективные удельные
активности (Сэф.) шлаков, которые не превышают 370 Бк/кг, что соответствует I классу радиационной опасности [1]. Таким
образом, шлаки могут использоваться в качестве технических материалов: строительных материалов и сорбентов.
Структура поверхности шлаковых частиц. С помощью растровой электронной микроскопии доказано присутствие стеклофазы и редих пор на поверхности образцов шлаков ПФНК и шлака НЗФ производства FeSi (рис. 1). Поверхность отвального
шлака «АрселорМиттал» более разрыхленная по сравнению с гранулированным (рис. 1). Разная величина кристаллитов и их
морфология определяют напряжение в шлаковом стекле и влияют на сорбционную активность фракции. На микрофотографиях
видна структурообразующих пористость. Согласно состоянию поверхностного слоя все изученные шлаки являются хорошими
адсорбентами, которые обладают многочисленными микроскопическими выступами и углублениями [1].
Chemical sciences - Open specialized section
Рис. 1. Микрофотографии поверхности частиц: а – фракции шлака >20 мм ПФНК; б – шлака НЗФ производства
FeSi; в, г – доменного шлака «АрселорМиттал»: в – отвального, средняя проба; г – гранулированного, фракция >10
мм. Увеличение 1000
Сорбционные свойства шлаков. Основными критериями эффективного использования шлаков в качестве сорбентов
являются: отсутствие токсичных элементов, наличие алюмосиликатов кальция и магния, аморфного состояния веществ,
пористой или слоистой структуры шлаков, отсутствие вымывания компонентов шлаков в раствор и десорбции сорбатов, соответствие нормам радиационной безопасности.
Пористость частиц шлака ПФНК составляет 46,7 %, большая часть пор замкнутая, открытая пористость составляет 3 %.
Поэтому адсорбция ароматических соединений протекает не в порах, а на открытой поверхности шлака, что характерно для
порошкообразных адсорбентов. Повышение эффективности процесса сорбции возможно при разрыхлении и увеличении
площади поверхности сорбентов. Подобный эффект достигается измельчением шлаков и химической активацией поверхности частиц растворами кислот или щелочей.
Величину адсорбции шлаков (а) определяли по формуле:
a
(ɋ1 ɋ2 ) ˜ V
, ɦɝ / ɝ,
m
где С1 и С2 – соответственно концентрации сорбата до и после сорбции, мг/дм3;
V – объем раствора, дм3;
m – масса сорбента, г.
Показано, что наиболее эффективная кислотная активация шлака ПФНК при обработке шлака в 0,5 М растворе сульфатной кислоты при температуре 20 °С, при которой достигается максимальное травление и разрыхления поверхности частиц.
Повышение концентрации кислоты вызывает излишний расход реактива, а уменьшение – снижает емкость шлака. Расчет
оксидного состава шлаков показал выщелачивание из шлака соединений алюминия, кремния и магния. Щелочная активация
вызывает растворение кремнезема. Разработан способ получения адсорбента на основе металлургического шлака за счет
химической активации поверхности шлаковых частиц [2].
Для шлака НЗФ величина адсорбции кислотно-активированного шлака составляет 97 % от максимума при эффективности очистки раствора 92 %, что вполне достаточно для извлечения органических соединений из сточных вод. Предел
сорбции шлаком «АрселорМиттал» практически не зависит от вида химической активации, в связи с этим рекомендована
обработка шлака водой. Эффективность извлечения сорбата 97 % [1].
36
Chemical sciences
Практическое использование шлаковых сорбентов разрешается при отсутствии вымывания из них собственных компонентов и поглощенных сорбатов. Подщелачивание воды после выдержки шлака на протяжении 1 мес. объясняется гидролизом
силикат-ионов. Превышение норм по катионам (K+, Na+, Mg2+, Sr2+, Ca2+, Вa2+) и анионам (Cl–, SO
2−
−
2−
4 , NO 3 , SiO 3 ) не наблюдает-
ся, кроме катиона Ва2+, после выдержки шлака НЗФ. Следовательно, данный шлак нельзя рекомендовать в качестве сорбента
для очистки питьевых вод, но возможно его использование для обработки сточных вод при условии замкнутого цикла
водопотребления. Доказано отсутствие десорбции поглощенных сорбатов из поверхности шлаков.
Поверхностные функциональные группы шлаков. Методом ИК-спектрофотометрии показано, что химическая
активация изменяет природу и количество функциональных групп шлака. При спекании шлака протекает термическое
дегидроксилирование. Исходный шлак характеризуется полосами поглощения силоксановой ( ≡ Si–O–Si ≡ ), силанольной ( ≡ Si–OН) групп и молекул воды. Наличие аморфных веществ и сильное напряжение силоксановых связей способствуют протеканию при кислотной активации регидроксилирования с повышением интенсивности пика поглощения
силанольных групп.
H 2O
+
O*
Si
H
Si
H O
O
Si
OH
O
O
Si
Si
OH
Si
O
.
Диссоциация силанольных групп определяет негативный заряд поверхности шлаковых частиц. Методом макроэлектрофореза взвесей шлаков определены электрокинетические потенциалы шлаковых частиц (ξ) (таблица 1).
Таблица 1.
Электрокинетические потенциалы шлаковых частиц
Шлак металлургического комбината
ПФНК
НЗФ
«АрселорМиттал Кривой Рог»
ξ , мВ
22,2
15,1
11,7
Рис. 2. Изотермы адсорбции МС сорбентами на основе металлургических шлаков предприятий: 1 – НЗФ;
2 – «АрселорМиттал Кривой Рог»; 3 – ПФНК
37
Chemical sciences - Open specialized section
Кинетические характеристики и механизм адсорбции органических соединений шлаковыми сорбентами.
Адсорбция органических красителей. Расчетно-графическим методом определена смена порядка процесса адсорбции
МС шлаками: в начальный период процесса реализуется второй порядок адсорбции при электростатическом взаимодействии функциональных групп сорбента и ионов сорбата, после выяснения всех функциональных групп протекает межмолекулярное взаимодействие на свободной поверхности шлака (первый порядок процесса). Чем больше соотношение «сорбат
: шлак», тем раньше во времени происходит смена порядка реакции. Определены константы скорости реакции и периоды
полунасыщения (τ1/2) для процессов разных порядков, которые составляют для шлаков, сут.: ПФНК – τ1/2 (2) = 4,31; τ1/2 (1) = 49,5;
НЗФ – τ1/2 (2) = 1,35; τ1/2 (1) = 9,6; «АрселорМиттал» – τ1/2 (1) = 6,6.
Отсутствие ступенчатого характера изотерм адсорбции говорит о наличии адсорбционных центров с одинаковой активностью (рис. 2). Выпуклая форма изотерм свидетельствует о протекании адсорбции по одному механизму с образованием
мономолекулярного слоя сорбата. В интервале низких концентраций сорбата МС адсорбция шлаковыми частицами описывается уравнением Фрейндлиха, по всей концентрационной области – уравнением Ленгмюра (таблица 2). Согласно величинам
констант адсорбции К рассчитаны изобарно-изотермические потенциалы адсорбции.
Chemical sciences
Таблица 2
Уравнение Фрейндлиха и Ленгмюра адсорбции МС шлаковыми сорбентами
Шлаковый
сорбент
ПФНК
НЗФ
«АрселорМиттал»
Уравнения
Фрейндлиха
а = 3,72.Ср0,58
а = 31,6.Ср0,68
а = 10,5.Ср0,61
Уравнения
Ленгмюра
5
А = 3,8.10-3
6, 54 ⋅ 10 C
5
6, 54 ⋅ 10 C + 1
–ΔG,
кДж/моль
5
,
.
-2
А = 1,6 10
1, 5 ⋅ 10 C
5
1, 5 ⋅ 10 C + 1
ммоль/г
ммоль/г
33
29
,
А = 10-2
2, 2 ⋅105 C
,
2, 2 ⋅105 C + 1
ммоль/г
30
Адсорбция низкомолекулярных ароматических соединений шлаком ПФНК обусловлена образованием водородных связей
π-электронов бензольного кольца с поверхностными силанольными группами. Эффективность адсорбции возрастает в ряду:
п-нитрофенол < фенол < анилин < п-нитроанилин. Менее выражена адсорбция п-нитрофенола по сравнению с фенолом, связана с уменьшением отрицательного заряда на атоме кислорода и ослаблением водородной связи между фенольной группой
и ОН-группами поверхности шлака.
Адсорбция ароматических соединений шлаком ПФНК описывается уравнениями Ленгмюра: для п-нитроанилина А
KC
= Апред.
KC + 1
= 1,8.10-3
4,5 ⋅104 C
2,8 ⋅105 C
.
-3
,
ммоль/г,
при
ΔG
=
–
31
кДж/моль;
для
п-нитрофенола
А
=
2,7
10
,
.
4,5 ⋅104 C + 1
2,8 ⋅105 C + 1
ммоль/г, при ΔG = – 26,5 кДж/моль.
Расчет доли неионизированных молекул показал, что увеличение эффективности адсорбции слабых ароматических
электролитов на шлаках связано с уменьшением способности электролитов к диссоциации. Вклад дисперсионного взаимодействия п-нитроанилина с поверхностью шлака оценили сравнением –ΔGэксп = 31 кДж/моль с расчетным значением –ΔG
по сумме инкрементов δ(–ΔG) отдельных структурных звеньев молекулы и ее функциональной группы 24,8 кДж/моль. По
отношениям
∑ д(−ΔG )
= 0,8 вклад дисперсионного взаимодействия в адсорбцию составляет 80 %. Реализация диспер− ΔGексп
Chemical sciences - Open specialized section
сионного взаимодействия неионизированных молекул слабых электролитов с поверхностью шлаков имеет практическое
значение при глубокой очистке вод [1].
Адсорбция ПАВ. Доказано эффективность протекания адсорбции АПАВ и КПАВ шлаком на основе минерала диопсида в
статическом и динамическом режимах процесса в широком концентрационном интервале. Впервые экспериментально подтверждена адсорбция АПАВ шлаковым сорбентом кислотного характера. Показано, что ПАВ образуют полимолекулярный
слой ассоциатов на поверхности шлаковых частиц при адсорбции из растворов с концентрацией сорбата ниже критической
концентрации мицеллообразования (ККМ) с числом молекул АПАВ в объемном ассоциате, который адсорбируется, nβ = 26,
фактором ассоциации молекул С12Н25ОSО3Na на поверхности шлакового адсорбента fass = 743, константой ассоциации Кass =
105, чему отвечает ΔGass = –28,5 кДж/моль. Изотерма адсорбции АПАВ приведена на рис. 3.
Рис. 3. Изотерма адсорбции додецилсульфоната натрия с рабочими концентрациями, координаты которых
используются для проведения противоточно-ступенчатой адсорбционной очистки вод
Влияние кислотности на эффективность адсорбции шлаковыми сорбентами. Кислотность растворов влияет на эффективность адсорбции МС. В кислой среде на поверхности шлака образуется гелеобразный слой кремниевой кислоты с
высокими сорбционными свойствами. В интервале рН 4,8-10,4 эффективность извлечения МС достигает 97 % при величине
адсорбции 93 % от предельной. В очень кислых растворах уменьшается диссоциация силанольных групп, отрицательный заряд поверхности шлака и поглощения органических катионов. При рН > 10 разрушается гелеобразный силикатный слой [1].
Определена зависимость вида химической активации шлака на основе диопсида от режима адсорбции органических
красителей на примере МВ: кислотная активация шлака целесообразна при статическом режиме адсорбции; щелочная – в
условиях динамической адсорбции.
38
Chemical sciences
Рис. 4. Схема перекрестно-ступенчатой адсорбционной очистки сточных вод от органических загрязнителей:
А – блок подготовки и активации шлакового сорбента: 1 – отвал металлургического шлака; 2 – конусная дробилка;
3 – валковая дробилка; 4 – резервуар для активации шлака; 5 – резервуар с раствором H2SO4; 6 – дозатор;
7 – предприятие, в технологическом процессе которого образуются сточные воды
Б – блок адсорбционной очистки сточных вод: 8, 9, 10 – каскад адсорберов с принудительным перемешиванием пропеллерными мешалками
В – блок разделения суспензии: 11, 12, 13 – отстойники
39
Chemical sciences - Open specialized section
Математическое описание процесса адсорбции шлаками создано при помощи пакета прикладных программ MATLAB
и его подсистемы Toolbox. Для прогнозирования протекания адсорбции в реальных промышленных условиях получены
уравнения регрессии второго и третьего порядка зависимости величины и эффективности адсорбции от экспериментальных
факторов: времени процесса, кислотности жидкой фазы, отношения «сорбат : шлаковый сорбент» [3].
Разработка технологических схем адсорбционной очистки сточных вод с применением шлаковых сорбентов. Для
очистки сточных вод от ПАВ на примере додецилсульфоната натрия на уровне высоких концентраций разработана рациональная противоточно-ступенчатая адсорбционная схема периодического действия [4]. При встречном движении очищаемой
воды и шлакового сорбента в каскаде из трех адсорберов с отстойниками доза адсорбента полностью насыщается ПАВ.
Свежая порция шлака поступает только в конечный адсорбер. На изотерме адсорбции (рис. 3) указаны концентрации для ступеней каскада: С0 – начальная, Ск = ККМ – конечная, а также соответствующие величины адсорбции а сорбента, согласно которым масса адсорбента одинаковая для всех ступеней каскада. Время контакта шлака с очищаемым раствором 2-3 часа при
потоке жидкости через адсорбер-смеситель 1,7-2,5 м3/час. Преимуществом способа является высокая экономико-экологическая эффективность, уменьшение расхода сорбента по сравнению с перекрестно-ступенчатой схемой очистки, возможность
очистки сточных вод от ПАВ на уровне высоких концентраций, применение способа возможно и при адсорбции КПАВ.
Предложен способ перекрестно-ступенчатой адсорбционной очистки сточных вод [5] от органических загрязнителей с
обеспечением замкнутости цикла оборотного водопотребления (рис. 4). Отвальный металлургический шлак из отвала попадает в блок подготовки и активации шлакового адсорбента (А) изначально на измельчение, затем – на кислотную активацию,
после которой шлаковый сорбент направляют в адсорберы блока адсорбционной очистки сточных вод (Б). После окончания
цикла в каждом адсорбере очищенная вода перекачивается в следующий адсорбер. Суспензия оставшегося шлака попадает
на разделение в блок (В), который состоит из трех отстойников. Очищенные воды сливаются вместе и попадают на исходное
предприятие в технологический цикл. Цикл оборотного водопотребления замкнулся. Годовой экономический эффект составляет 45721 грн. при экономии на расходе воды 67,9 % при объеме воды 30 м3, ежесуточно образующихся на небольшом
текстильном предприятии.
Выводы.
1. Определены условия адсорбции металлургическим шлаком на основе минерала диопсида органических красителей,
ароматических соединений и ПАВ в отсутствие десорбции поглощенных сорбатов. Оптимизирован режим кислотной активации шлаков. Установлена корреляция между природой активирующего агента и факторами, повышающими эффективность сорбционной очистки вод: числом адсорбционных центров – ОН и Si–ОН, зарядом поверхности шлаковых частиц и
образованием аморфных соединений. Оптимизирован интервал рН жидкой фазы для повышения эффективности адсорбции.
2. Доказано, что для большинства изученных органических соединений мономолекулярная адсорбция шлаками имеет
физическую природу. Смена порядка процесса сорбции во времени связана с реализацией двух механизмов: электростатического взаимодействия диссоциированных функциональных групп адсорбента и ионов сорбата (второй порядок процесса),
после полного связывания функциональных групп протекания ван-дер-ваальсовской адсорбции (первый порядок). Впервые
подтверждена адсорбция АПАВ шлаковым сорбентом кислотного характера.
Chemical sciences
3. Выведены уравнения, количественно описывающие адсорбцию: уравнения Фрейндлиха в области низких концентраций сорбатов и уравнения Ленгмюра – по всей концентрационной области растворов сорбатов. Для прогнозирования эффективности адсорбционной очистки вод шлаковыми сорбентами в производственных условиях разработана методика расчета
показателей процесса в широких интервалах его параметров, основанная на достоверных уравнениях регрессии.
4. Разработаны способы перекрестно-ступенчатой и противоточно-ступенчатой адсорбционной очистки сточных
вод от органических загрязнителей шлаковым сорбентом на основе минерала диопсида. Экономический эффект при
внедрении технологии адсорбционной очистки сточных вод с обеспечением замкнутости цикла оборотного водопотребления составляет 45721 грн/год при экономии на расходе воды 67,9 % при суточном образовании на предприятии
30 м3 сточных вод.
Литература:
1. Обеспечение экологической безопасности при использовании металлургических шлаков в качестве сорбентов в технологиях очистки вод: монография / Э.Б. Хоботова, И.В. Грайворонская. – Харьков: ХНАДУ, 2013. – 204 с.
2. Пат. UA 65734, МПК В01J 20/10 (2006.01). Спосіб отримання сорбенту на основі металургійного шлаку / Е.Б. Хоботова, І.В. Грайворонська, В. В. Даценко; власник Харк. нац. автомоб.-дор. ун-т. – № U 2011 07071; заявл. 06.06.2011; опубл.
12.12.2011, Бюл. № 23.
3. Хоботова Э.Б., Грайворонская И.В., Колодяжный В.М., Лисин Д.А., Мехтиев К.С. Расчет показателей адсорбции
шлаковым сорбентом //Экология и промышленность. – 2013. – № 1. – С. 57-60.
4. Пат. UA 85328, МПК В01D 15/02 (2006.01). Спосіб протиточно-ступінчатої адсорбційної очистки стічних вод від поверхнево-активних речовин в області високих концентрацій / Е.Б. Хоботова, І.В. Грайворонська, В.І. Ларін; власник Харк.
нац. автомоб.-дор. ун-т. – № U 2013 08284; заявл. 01.07.2013; опубл. 11.11.2013, Бюл. № 21.
5. Пат. UA 82360, МПК В01D 15/02 (2006.01). Спосіб ступінчатої адсорбційної очистки стічних вод шлаковим сорбентом
із забезпеченням замкненості циклу оборотного водоспоживання / Е. Б. Хоботова, І. В. Грайворонська; власник Харк. нац.
автомоб.-дор. ун-т. – № U 2013 02735; заявл. 04.03.2013; опубл. 25.07.2013, Бюл. № 14.
ПЕРИОДИЧНОСТЬ УСТРОЙСТВА И ПОЗНАНИЯ МАТЕРИИ
Клюйков Р.С., аспирант
Клюйков С.Ф., инженер
Приазовский государственный технический университет, Украина
Участники конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
Chemical sciences - Open specialized section
Известны и хорошо работают физические причины периодичности, но до сих пор нет математических. Идеальной
математикой Платона сложено всё в пространстве и материи Природы. Комбинациями четырёхопераций Идеальной
математикивыстроены все 118 элементов, остальными – обоснованыэтапные достижения физиков и химиков.
Ключевые слова: периодичность, операции, комбинации, уровни, периоды.
Physical reasons of periodicity are well known and have been functioning successfully, while mathematical reasons are yet to be
found. Everything in nature’s space and matter was combined by Plato’s ideal mathematics. All 118 elements were built up by means
of combinations of the four operations of the ideal mathematics, while the others paved the way to the basic achievement of physicists
and chemists.
Keywords: periodicity, operations, levels, periods.
Первое физическое обоснование схема электронной составляющей атомов получила лишь методами квантовой
механики Н. Бора. Последовательность заполнения электронных уровней хорошо описывается мнемоническим правилом
В.М. Клечковского. Но, опять же – не определяется им. Исследователи отмечают факты «размывания периодичности».
Количественное объяснение периодичности элементов оказалось чрезвычайно сложной задачей.
Идеальная математика Платона [1] обобщает порядки, по которым складывалось всё в Природе. Соблюдая физические
условия, Природа создала все химические элементы минимальными усложнениями их электронных оболочек. В обозначении
электронных формул опустим уже сформированные подуровни и оставим только последние, ещё формируемые.
Вначале самым простым порядком Идеальной математики Платона – сложением 1й ступени (единицей служит
«добавленный» электрон a) создается 1H 1s1. Сложением требуется «добавлять» следующий электрон, абсолютно подобный
электрону a, но принцип Паули запрещает это.
Переходим к более сложному порядку Идеальной математики Платона – умножению 2й ступени. Самое простое из них
– это умножение сложением двух одинаковых электронов aa и создание 2He 1s2. Для удовлетворения принципа Паули у двух
электронов a разные спины s. На этом комбинации умножения исчерпываются, и размеры пространства первого уровня –
тоже. Так Природа построила все элементы первого периода.
40
Во втором периоде, используя минимальное усложнение – увеличение энергии переходом на второй уровень, опять
строим: сложением – 3Li 2s1 и умножением – 4Be 2s2. Размеры пространства второго уровня позволяют использовать для
строительства следующий по сложности порядок Идеальной математики Платона – сочетание 3й ступени (минимальное
из возможных) «по два из трёх» (ab,ac,bc) электронов (обозначим их a,b,c), что обеспечивает возможность присоединения
ещё шести «добавленных» электронов. Поэтому таким порядком строятся следующие шесть элементов: 5B 2s22p1; 6C 2s22p2;
7N 2s22p3; 8O 2s22p4; 9F 2s22p5; 10Ne 2s22p6. На этом возможности данного порядка, да и пространство второго уровня –
исчерпываются. Так Природа построила все элементы второго периода. При строительстве элементов третьего периода
опять, используя минимальное увеличение энергии, переходим на третий уровень, и уже на нём начинаем располагать новые
«добавленные» электроны: опять сложением – 11Na 3s1; умножением – 12Ma 3s2; сочетанием – 13Al 3s23p1, 14Si 3s23p2, …
18Ar 3s23p6. Так Природа построила все элементы третьего периода.
Для строительства элементов четвёртого периода пространство третьего уровня позволяет располагать другие «добавленные»
электроны, но минимальная энергия целого атома заставляет предварительно заполнить начало следующего, четвёртого уровня:
опять сложением – 19K 4s1 и умножением – 20Ca 4s2. И только после этого продолжается заполнение ранее недостроенного третьего уровня на подуровне 3d следующим по сложности порядком Идеальной математики Платона – размещением 4й ступени,
опять минимальным: «по два из трёх» (aa, ab, ac, bc, ba, ca, cb, bb, cc). Но на третьем уровне часть комбинаций такого размещения
(aa, ab, ac, bc) уже использована для строительства подуровней 3s2 (aa) и 3p6 (ab, ac, bc). Неиспользованными остаются только пять
орбиталей для комбинаций (ba, ca, cb, bb, cc) – новый вклад, а их образуют десять «добавленных» электронов. Поэтому таким
порядком строятся следующие десять элементов: 21Sc… 30Zn. При этом первые пять элементов от 21Sc 4s23d1 до 25Mn 4s23d5
образуются по комбинациям (ba, ca и начало cb), зеркально повторяющим комбинации (ab, ac и начало bc) сочетания, по которым
строились элементы от 5B до 9F и от 13Al до 17Cl. Поэтому элементы Sc-Mn попадают в аналогичные группы Периодической
таблицы Д.И. Менделеева, но по «зеркальным» свойствам выделены цветом. По комбинациям (конец cb и bb, cc), «зеркально»
повторяющим комбинацию (aa), образуется особая группа d-переходных металлов 26Fe 4s23d6, 27Co 4s23d7, 28Ni 4s23d8, а также
29Cu 4s13d10(4s23d9) и 30Zn 4s23d10 – все тоже «зеркальные» (например, построенным по комбинации aa:3Li 1s22s1 и 4Be 1s22s2).
Четвёртый период таблицы Д.И. Менделеева заканчивается заполнением подуровня 4p обычным сочетанием «по два из трёх»
шести элементов: 31Ga 4s23d104p1 … 36Kr 4s23d104p6.
Теперь понятна повторяющаяся логика усложнения электронных оболочек очередных элементов пятого периода: от
37Rb 5s1 до 54Xe 5s25p6.
Начало шестого периода – тоже стандартно: сложением – 55Cs 6s1 и умножением – 56Ba 6s2. Далее продолжает заполняться
четвёртый уровень на подуровне 4f, перебором комбинаций теперь уже следующего порядка Идеальной математики Платона
с минимальным усложнением – размещением 4й ступени «по два из четырёх» электронов (обозначим их a, b, c, d). При этом
возможны комбинации (aa, ab, ac, bc, ba, ca, cb, bb, cc, ad, bd, cd, dd, da, db, dc). Но на четвёртом уровне, на подуровнях 4s2,4p6,4d10,
уже заполнены (aa, ab, ac, bc, ba, ca, cb, bb, cc). Осталось заполнить только (ad, bd, cd, dd, da, db, dc), а в них – четырнадцать «добавляемых» электронов. Поэтому, таким порядком на подуровне 4f строятся четырнадцать лантаноидов: 57La…70Yb.
Остановимся на явлении «размывания периодичности». Известно, что наибольшей устойчивостью обладают
незаполненные (d0,f0), наполовину заполненные (d5,f7) и полностью заполненные (d10,f14) подуровни. Поэтому «добавляемому» электрону энергетически выгодно перейти на эти устойчивые или близкие к ним подуровни, нарушая, «размывая» периодичность. Поводом для перехода может служить малейшее возбуждение атома. И вариантов перехода может быть больше
одного, например – 91Pa (7s25f3) 7s26d15f2, 7s26d25f1. Но этим сообщением подчёркивается, что в любом наблюдаемом случае
41
Chemical sciences - Open specialized section
Chemical sciences
Chemical sciences
Chemical sciences - Open specialized section
«размывания периодичности» всегда имеется задуманная Природой единственная идеальная форма электронной оболочки
атома (приведенная в круглых скобках), назовём её – нормальной.
Элементы 24Cr, 29Cu, 41Nb, 42Mo, 44Ru, 45Rh, 46Pd, 47Ag, 78Pt, 79Au, 111Rg объединены в особую группу общим
свойством – переходом «добавляемого» электрона с s-подуровня на более ближний, но более устойчивый вновь создаваемый
d-подуровень.
Родоначальник группы лантаноидов – 57La (6s24f1)6s25d1 – первый пример отклонения от нормы другого рода: его
«добавляемый» (первый для 4f) электрон располагается на 5d1, ради создания более устойчивого 4f0. Вместе с 58Ce, 64Gd,
89Ac, 90Th, 91Pa, 92U, 96Cm они объединяются в другую особую группу общим свойством – переходом «добавляемого»
электрона с fподуровня на более дальний dподуровень, ради более устойчивого fподуровня.
За этими исключениями опять следуют нормальные лантаноиды 59Tc 6s24f3…63Eu 6s24f7 и 65Tb 6s24f9 …70Yb 6s24f14. Сам
57La (6s24f1)6s25d1 справедливо будет поместить первым в верхнем ряду побочной группы, чтобы теперь все 14 лантаноидов (в их
нормальной, невозбуждённой форме) были, наконец, вместе, рядом, выстроенные по количеству «добавляемых» 4f электронов,
от 4f1 до 4f14. Тогда 64Gd (6s24f8)6s25d14f7 переместится с последнего в верхнем ряду на почётное для его особого статуса место –
первое в нижнем ряду. Становится очевидной природа условного деления лантаноидов на два семейства: цериево – верхний ряд
семи элементов 57La…63Eu, построенных по комбинациям (ad, bd, cd и начало dd); тербиево (чаще – иттриево) – нижний ряд
семи элементов 64Gd…70Yb, построенных по комбинациям (da, db, dc и конец dd). Многие свойства этих семейств «зеркально»
изламываются на Gd. Причина подобна рассмотренной выше «зеркальности» 3d подуровня (сравните комбинации).
Несмотря на устоявшееся мнение, что следующий элемент 71Lu 6s25d1 тоже относится к лантаноидам и даже размещается
вместе с ними (последним) в этой побочной группе, данным сообщением он доказательно исключается из неё. Но, благодаря
своим свойствам, очень родственным лантаноидам, он заслуженно размещается в почётной клеточке таблицы, занимаемой
прежде самим лантаном. Такое перемещение 71Lu будет справедливым по отношению нелантаноидам 21Sc 4s23d1 и 39Y
5s24d1, с которыми лантаноиды образуют особую группу редкоземельных элементов (сравните комбинации).
Аналогично подуровням четвёртого и пятого периодов, в шестом периоде продолжают заполняться: подуровень 5d –
размещением «по два из трёх» от 71Lu 6s25d1 до 80Hg 6s25d10, образуя особую группу d-переходных металлов Os, Ir, Pt, а
также Au и Hg; подуровень 6p – сочетанием «по два из трёх», образуя элементы от 81Tl 6s25p1 до 86Em 6s26p6. Так Природа построила все элементы шестого периода. Аналогично шестому, усложняются элементы седьмого периода от 87Fr до
118Uuo. Так, на подуровне 5f размещением «по два из четырёх» строятся очередные 14 элементов – актиноидов.
От Th до Am энергии заполняемых орбиталей подуровней 5f, 6d, 7s и 7p очень близки, они способны перекрываться. Но
установленная Природойнормальная форма элементов позволяет их выстроить по-новому (Рис).
Таким образом, несмотря на отклонения отдельных элементов от нормальной формы, кажущуюся непоследовательность
из-за выполнения физических условий, наблюдается стабильное соблюдение математических операций усложнения
электронных оболочек химических элементов в строгой последовательности, начертанной Идеальной математикой Платона:
сложением одного числа
a
умножением двух чисел
aa
сочетанием «по два из трёх» чисел
ab, ac, bc
размещением «по два из трёх» чисел
aa, ab, ac, bc, ba, ca, cb, bb, cc
размещением «по два из четырёх» чисел
aa, ab, ac, bc, ba, ca, cb, bb, cc, ad, bd, cd, dd, da, db, dc
Порядок комбинаций - математическая причина периодичности.
На вопрос «Есть ли граница натурального ряда химических элементов?» можно отметить, рассмотрев этапы
комбинаторики элементов.
1й этап. Образуется элемент 1H комбинацией сложения a. Повторением 1го этапа комбинацией умножения aa образуется
1й период.
2й этап. Образуются элементы 2го периода повторением комбинаций всего 1го этапа с добавлением новых комбинаций
сочетания «по два из трёх» (ab, ac, bc). Повторением 2го этапа образуются элементы 3го периода.
3й этап. Образуются элементы 4го периода повторением 2го этапа с добавлением новых комбинаций размещения «по
два из трёх» (ba, ca, cb, bb, cc). Повторением 3го этапа образуются элементы 5го периода.
4й этап. Образуются элементы 6го периода повторением комбинаций 3го этапа с добавлением новых комбинаций
размещения «по два из четырёх» (ad, bd, cd, dd, da, db, dc). Повторением 4го этапа – 7й период.
Каждое новое усложнение операций Природа повторяла только два раза! Следующие (после 118Uuo) усложнения химических элементов должны осуществляться уже не простыми соединениями комбинаторики. Но как?
В формировании электронных оболочек химических элементов очевидна связь операции размещение с нестабильностью
ядер, сядерными реакциями, которыми усложняется далеемир химических элементов, например – в звёздах.
5й этап. Образуются новыехимические элементы функциональным складыванием их ядерных превращений (ядерные
реакции).
6й этап. Образуются новые состоянияхимических элементовскладыванием зависимых ядерных реакций (цепные
реакции, мазеры, лазеры).
7й этап. Образуются новые континуумы химических элементов складыванием взаимовлияющих состояний
(термоядерные реакции).
8й этап. Образуются новые уровни химических элементов складыванием континуумов (атомная бомба, водородная
бомба, атомная энергетика).
9й этап. Образуются модели развития химических элементов складыванием уровней единым направлением по
возрастающим критериям (управляемый термоядерный синтез, ТОКАМАК СССР, другие токамаки).
10й этап. Образуется модель вывода химических элементов складыванием различных моделей развития единой стратегией
по возрастающим приоритетам (международный проект ITER, квантовая телепортация, квантовые компьютеры). И так далее…
Просматривается чёткая дорога, вымощенная операциями Идеальной математики Платона,которой следом за
Природойнеосознанно, начиная с Адама и Евы, идут химики и физики к Познанию.
Литература:
1. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Идеальная математика Платона. - Saarbrücken: LAP LAMBERT, 2013. – 134 с; https://
www.lap-publishing.com/catalog/details//store/gb/book/978-3-659-45724-1/Идеальная-математика-Платона.
42
International Academy of Science and Higher Education
MAN-MADE WORLD AS AN INSTRUMENT OF LIFE SUPPORT AND CREATIVE
SELF-EXPRESSION OF MANKIND
Peer-reviewed materials digest (collective monograph) published following the results
of the LXXXI International Research and Practice Conference
and I stage of the Championship in Technical science, Architecture and Construction
(London, May 13 – May 20, 2014)
The event was carried out in the framework of a preliminary program of the project
“World Championship, continental, national and regional championships on scientific analytics”
by International Academy of Science and Higher Education (London, UK)
Published by IASHE
London
2014
National Research Analytics Championship
Russia
China
Ukraine
Uzbekistan
Open European-Asian Research Analytics Championship
Russia
China
Ukraine
Uzbekistan
International Scientific and Practical Conference
Russia
China
Ukraine
Uzbekistan
EXPERTS OF CHAMPIONSHIPS AND CONFERENCES
ELENA ARTAMONOVA (RUSSIA)
Doctor of Technical sciences, Professor
Place of work: Saratov State Technical University named after Yuri Gagarin.
Honorary Awards and Ranks: academician of the European Academy Of Natural History
Discoveries and Inventions: participation in the scientific and technical program «Durability
of constructions under the influence of loadings and working environments».
Scope of Scientific interests: mechanics of structures, materials, nanocomposites; quality
management; problems of innovative education.
She is the author of 129 scientific articles.
MACIEJ ZMIEVSKI (POLAND)
Inventor, owner of 23 author’s patents, PhD
MICHAEL GORBIYCHUK (UKRAINE)
Doctor of Technical sciences, Professor, Head of the Department
Place of work: Ivano-Frankovsk National Technical University of Oil and Gas.
Honors, prizes, awards: Grant of the International program «Bolashak».
Discoveries and inventions: 5 author’s certificates, 2 patents.
Scope of scientific interests: automatic control, modeling, optimization, identification, pattern
recognition.
Scientific works: 225 scientific publications, including articles, monographs, author’s
certificates, patents.
MICHAIL TRESCHALIN (RUSSIA)
Doctor of Technical sciences, Professor, Vice Dean of the Faculty of Arts
Place of work: Lomonosov Moscow State University
Research interests: fibrous and composite materials (analysis, design, research of structure
and properties), study of periodic processes of biological systems, culture, history, religious
studies.
Discoveries and inventions: 1 copyright certificate, 6 applications for invention.
Honours, prizes, awards: Honorary diploma of the Ministry of Education and Science of the
Russian Federation.
Scientific works: more than 100 scientific and educational works, including 12 monographs,
3 manuals.
RASMUS SKAARBERG (NORWAY)
D.Sc, Chairman of the Board of the ZBGN construction holding.
MURAT ADAMBAEV (KAZAKHSTAN)
Candidate of Technical sciences, Professor
Place of work: Kazakh National Technical University named after K.I. Satpayev.
Honored ranks and diplomas: Winner of the state grants of the Republic of Kazakhstan «The
Best Teacher of High School» (2006, 2010); «Inventor of the USSR»; Academician of the
International Academy of Informatization.
Discoveries and inventions: 12 author’s certificates on provisional patents, patents and
innovation patents, including 9 new methods and 9 new devices
ADAM BLAKE (USA)
D.Sc, Stayer company.
PATRICK LAVIRON (LUXEMBOURG)
State expert of budget projects technical support, DSc
AWARD PROTOCOL № 81k-2014
Following the results of the I stage of the Championship in Architecture and Construction, Technical sciences, held
within the framework of the National Research Analytics Championship and the Open European-Asian Research
Analytics Championship, the Championship Organizing Committee and IASHE regional expert council decided to
single out the following reports as the best research works presented at the championships:
OPEN EUROPEAN-ASIAN RESEARCH ANALYTICS CHAMPIONSHIP
Absolute championship
Technical sciences
Silver decoration,
Money bonus in the amount of Euro 75 and 60 credits
Nikolay Andrianov,
Mei Shunqi
Bronze decoration,
Money bonus in the amount of Euro 50 and 50 credits
Michail Treschalin,
Yuri Treschalin
NATIONAL RESEARCH ANALYTICS CHAMPIONSHIP
Absolute championship
Technical sciences
Ukraine
Silver decoration,
Money bonus in the amount of Euro 80 and 60 credits
Bronze decoration,
Money bonus in the amount of Euro 60 and 50 credits
Yevgeniy Travnikov,
Georgiy Rozorinov,
Sergey Tolyupa,
Larisa Kryuchkovа
Roman Kljujkov,
Sergei Klujkov
Alpha-championship
Technical sciences «Technical sciences - Open specialized section»
Diploma «Scientific Thought Leader»
Yevgeniy Travnikov,
Boris Tretyakov
Architecture and Construction «Architecture of buildings and structures. Constructive conceptions in architecture»
Diploma «Scientific Progress»
Olga Kostyuchenko
All the participants of championships except those who were awarded with diplomas receive certificates of participants
of the championship.
May 30, 2014
London, UK
On behalf of the Organizing Committee and the Commission of Experts
of the I stage of the Championship in Architecture and Construction, Technical science
of the National research analytics championship
and the Open European-Asian research analytics championship
Head of the IASHE International Projects Department
Thomas Morgan
ARCHITECTURE AND CONSTRUCTION
ПРЕДЛОЖЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ФОРМИРОВАНИЮ АРТ-ЦЕНТРОВ
Костюченко О.А., аспирант
Национальный авиационный университет, Украина
Участник конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
Средства объемно пространственной организации арт-центров, которые используются в архитектурно строительной
практике, разнообразны. Наиболее характерные факторы, которые влияют на объемно пространственную организацию артцентров: структурного и композиционного построения, специфики функциональных процессов, степени развития пространства. Все факторы рассматриваются относительно четырех моделей арт-центров.
Анализ опыта проектирования и строительства современных отечественных и зарубежных арт-центров позволили
определить оптимальные модели организации. Арт-центры организуются по принципам четырех основных моделей:
«художественная», «общественная» «кластер искусства» и «универсальная». В архитектуре арт-центров рекомендуется
отображать традиции региональной архитектуры, специфику страны или города с помощью символов и метафор.
Оптимальная «универсальная» модель арт-центра позволяет осуществить трансформацию первоначально заданной
структуры, изменить ее целостность и единство. Данная модель позволяет организовать комплекс с полифункциональной,
гибкой, динамической структурой, способной к адаптации при изменении условий и под воздействием разных факторов:
естественных, экологических, градостроительных, эстетичных. Принцип построения арт-центра «универсальной» модели
основан на том, что в структуре комплекса нужно выделять главные объекты или составные элементы и добавлять им
способность к временным изменениям (разработать способность трансформации, превращения, расширения). Такая гибкая
пространственная структура способна в заданный момент времени прийти в состояние, соответствующее данному моменту в
цикле функционирования, и при необходимости вернуться в исходное состояние. Обеспечить постоянное функционирование
арт-центра в заданном режиме можно разными приемами: от незначительных изменений в пределах объемов (за счет
многопрофильного использования учреждений и трансформации помещений и площадок), к развертыванию целой системы
временных сооружений на прилегающей специально обустроенной территории.
Общие рекомендации по проектированию арт-центров. Для последующего развития нового типа арт-центров
архитекторам проектировщикам безусловно интересен зарубежный опыт создания разных видов арт-центров, которые имеют свою специфику. Для этого и было сделано теоретическое обобщение опыта проектирования арт-центр и разработанные
модели - схемы, характерные для них.
Теоретическое осмысление роли арт-центра и его функционального насыщения позволяет говорить об арт-центру
как социальном феномене. Арт-центр кроме обзора постоянной экспозиции позволяют посетителям почувствовать свое
культурное естество, свою принадлежность к цивилизации.
Статические традиционные экспозиционные, культурно зрелищные, досуговые здания потеряли интерес у публики и не
отвечают современным запросам посетителей. Им на смену приходит арт-центр который быстро реагирует на потребности
времени. В основе арт-центра всегда лежит интересная неординарная авторская конценция, которая привлекает публику,
способствует повыщению процента посещаемости.
При проектировании арт-центров рекомендуется решить следующие принципиальные задания:
1. Оценить начальную градостроительную ситуацию и определить ее соответствие, место и расположение в ней будущего комплекса.
2. Проанализировать предложенный в задании состав зданий и сооружений арт-центров (для открытых и
комбинированных), или группы помещений с возможной корректировкой в зависимости от градостроительной ситуации и
авторского замысла.
3. Выбрать логическую схему функционально планировочных связей главных зон в соответствии с композицией.
4. Принять объемно пространственную композицию основных блоков зданий и сооружений инфраструктуры комплекса
арт-центра, гармонично связал их с окружающей средой.
5. Отработать проблемы архитектурно-художественного образа, силуэта, создать многоплановую панораму, которая запоминается, прибавив выразительное своеобразие.
Решение названных задач предусматривает три последовательных и взаимосвязанных этапов проектирования:
1. Определения концепции и тематики арт-центра, количества тематических зон, их название и функциональное насыщение.
2. Взять за основу разработку функциональных зон и планировочной структуры с учетом градостроительной ситуации,
участка застройки, транспортной и пешеходной схемы, опираясь на предложенные схемы
3. Композиционное размещение обьемов в структуре комплекса, распределение по территории доминант первого второго
и третьего порядка, выработки приемов акцентирования композиции (входные группы, естественные образования, цветовые
акценты, рекламные экраны и так далее).
Рекомендации по тематике арт-центров. Согласно исследованию многие арт-центры, формируются по тематическому
49
Architecture of buildings and structures. Constructive conceptions in architecture
В статье приведены основные тенденции в развитии объёмно-планировочных характеристик зданий арт-центров.
Предложена комплексная теоретическая модель формирования архитектурной среды полифункциональных общественных
сооружений экспозиционного типа (арт-центр), которая связывает воедино специфику объемно-планировочного решения,
приемы организации архитектурной среды, технологические схемы и художественные средства формирования артцентров.
Ключевые слова: архитектура; арт-центр; экспозиция; искусство; планировочная организация; архитектурная среда.
Authors present main trends in the development of space-planning performance of buildings - art-centers. A complex theoretical
model of the architectural environment of multifunctional public facilities exposures type (the art-center), which binds together the
specifics of space-planning solutions, methods of organizing architectural environment, technological schemes and artistic means of
formation of art-centers.
Keywords: architecture, art-centeк, exposure, art, planning organization, architectural environment.
Architecture of buildings and structures. Constructive conceptions in architecture
Architecture and Construction
принципу. При проектировании арт-центров рекомендуется тематика связанная с искусством, а также тематика, которая
отображает региональные особенности страны, которую необходимо организовывать по принципу использование традиций
региональной архитектуры. Все регионы имеют свои особенности, специфику, обычаи, традиции, которые могут повлиять
на тематику образа арт-центра. В исследовании рекомендуется тематика, которая подразделяется на: искусство, историю,
науку и культуру.
Тематику искусства могут представлять: черты творчества современных художников, музыкантов, компьютерного
моделирования, местечко мастеров гончарного искусства и так далее. Арт-центры можно размещать в районах, которые
наделены характерными особенностями, с которыми может быть связанная тематика всего комплекса.
Пространственную структуру арт-центра, согласно выбранной тематике, необходимо разделить на тематические зоны.
Количество тематических зон решается индивидуально в пределах 4-6 зон. Тематика может быть общая для всего комплекса,
а может разделенная на зоны (например, каждая зона - вид искусства, творчество одного автора, и так далее)
После выбора тематики для арт-центра необходимо разработать программу-сценарий зрительного восприятия, составить
график движения посетителей и запрограммировать качества среды, которые влияют на эмоционально эстетичное восприятие
зрителя.
Рекомендации по функционально-планировочной структуре арт-центров. Функционально планировочная
организация арт-центров определяется функциональными технологическими связками между основными функциональными
группами помещений у закрытой и комбинированной моделей и между зданиями и сооружениями у открытой модели.
Функционально планировочная организация разных моделей своеобразна и индивидуальна.
Планировочные структуры арт-центра рекомендованы автором в виде построенных функционально планировочных
схем четырех теоретических моделей. На обобщенных схемах определены главные функциональные связи, которые обеспечивают распределение потока посетителей и основные технологические связи, которые определяются движением обслуживающего персонала и административных служащих, инвентаря, оборудования. Движение потоков служащих и основного
потока посетителей разделены и изолированы, имеют разные входные группы.
Организация взаимосвязей всех функциональных групп помещений в арт-центре «универсального» типа происходит
согласно следующим композиционным приемам: блочная планировочная композиция, павильонная и совмещенная (блочнопавильонная). При блочной композиции основные группы помещений – экспозиционного, развлекательного, культурнозрелищного назначения - располагаются в отдельных зданиях, соединенных между собой закрытыми переходами, такие,
которые имеют свои входные группы, связанные общей обустроенной территорией комплекса. Блочные композиции
могут быть симметричными и ассиметричными. При павильонной композиции основные группы помещений находятся
в отдельных зданиях или временных павильонах, которые имеют индивидуальную планировочную композицию со своей
входной группой и связанные между собой обустроенной территорией комплекса. Таким образом, павильонная композиция
является рассредоточенным размещением зданий с разными функциями.
Арт-центры в зависимости от выбранной модели организации комплекса решаются по разным функциональным схемам.
Предлагаются два из возможных функциональных решений. Первое - зонирование по жанровым функциям: экспозиционной,
культурно зрелищной, развлекательной и др. С распределением помещений (зданий) по функциональным зонам с
центральным информационным пространством (вестибюль, фойе, входная площадь). Второе - формирование функций
арт-центру по принципу социально психологического комфорта в зависимости от характера досуговой деятельности:
индивидуальной, групповой, массовой - и создание в каждой зоне соответствующего архитектурно пространственного и
социально-психологической среды.
Рекомендации по объемно-пространственному формированию арт-центров. Объемно пространственная структура
зависит от расположения функциональных групп помещений. Автором рекомендованы следующие приемы размещения
функциональных групп помещений:
1. Все функциональные группы расположены на одном уровне в одном объеме.
2. Все функциональные группы находятся на одном уровне в разных объемах.
3. Все функциональные группы находятся на разных уровнях в одном объеме.
4. Все функциональные группы находятся на разных уровнях в разных объемах.
Выбор того или другого приема объемно-пространственной структуры зависит от местоположения арт-центра. Объемно-пространственная организация арт-центров зависит, прежде всего, от естественных условий размещения комплекса
(рельеф, излучины рек, озера, лесные массивы и так далее). Размещение в условиях сложного рельефа позволяет применить
всевозможные виды архитектурной организации, при максимальном использовании рельефа. Так, например, архитектурная
композиция может формироваться террасообразным, веерообразным, продольным, подиумным, многоцентровым, ступенчатым способами.
Архитектурно-стилистические рекомендации. Архитектура арт-центра должна быть эффектной, оригинальной,
носить образ народной архитектуры. Художественно образная сторона архитектуры должна выходить на первый план.
Архитектура интерьера арт-центру должна быть починена смысловой стилистике, с целью максимального привлечения
посетителей, которая может меняться по уровням. Внутренняя пространственная композиция должна рассматриваться как
интерьер, который состоит из системы перетекающих пространств с необычными переходами одного функционального
пространства в другое, с поворотами, уровнями, на которых раскрываются неожиданные ракурсы пространства:
рекреационные, камерные и так далее. При этом элементы неожиданного интерьера должны быть образно и композиционно
продуманными.
При разделении внутреннего пространства арт-центру на основные функциональные зоны возможно использования
светопрозрачных, стеклянных перегородок, которые позволят посетителям наблюдать за тем, которое происходит вокруг и
стимулировать к посещениям соседних мероприятий.
Рекомендуется применять методы известные в типологии колористического решения зданий и сооружений. В создании
колористики пространственной композиции нужно учитывать:
1. Переход цвета от общего к частному при выявление доминанты (общая цветовая гамма функциональной зоны нейтральна по отношению к доминанте зоны, которая оказывается акцентной колористикой).
2. Центрально осевой метод характерен в употреблении акцентной цветовой гаммы на пересечении основных направляющих осей арт-центру, формируя при этом колористический насыщенный центр комплекса.
3. Тематически зональный метод позволяет выделить зону или охарактеризовать ее тематику, в этом случае каждая функциональная зона арт-центру имеет свою колористику.
4. Артериальный метод характеризуется употреблением усиления цветового доминирования в окрашивании зданий и
сооружений по главных коммуникационных направлениях.
50
5. Метод цветового поля - когда все здания и сооружения подчинены одной цветовой гамме, которая задает колористику
всей функциональной зоне, таким образом, создавая единственное «цветовое поле» с разными тональными оттенками. Этот
метод, например, можно применять к небольшой тематической зоне арт-центру открытого типа, при расположении ее в
композиционном центре комплекса.
6. Метод направления изменения цветового поля - когда колористическое акцентирование происходит в форме дежурства
цветовых полей, от зелени, мощения, деревянных сооружений к яркому акценту.
Акцентирование пространства арт-центра осуществляется с помощью цвета. Выделяются цветом отдельные необычные
фрагменты. С помощью цвета в арт-центре добавляется зданиям и сооружениям символический образ. Цветовое решение
зданий и сооружений арт-центров рекомендуется выполнять естественными оттенками (дерево, натуральный камень) и
декорированными (кирпич, бетон, металл, керамика). Цветовое решение зданий и сооружений центров искусства выполнять
согласно известным универсальным методам:
1. Метод разделения цветом - здания по всему объему окрашены разными цветовыми островными участками, горизонтальными или вертикальными полосами, ромбами т.д.
2. Метод акцентирования - яркая насыщена цветовая гамма здания, выделения из всех близлежащих сооружений.
3. Метод дифференцированного обозначения - выделение входной группы.
4. Метод структурирования - подчеркивание цветом конструктивного «скелета» здания или сооружения.
Градостроительные рекомендации. Для всех типов арт-центров обязательным фактором является наличие удобных
автомагистралей, подъездных путей и мест для парковки автомобилей, возможность использования разных видов
транспорта: автомобильного, водного, железно дорожного, воздушного. Проектируемый комплекс должен объединять в себе
все возможные современные научные и технические достижения в науке, архитектуре, строительстве.
В процессе проектирования и принятия решения о размещении комплекса архитекторы должны решить транспортнопешеходные проблемы:
1. Связь комплекса с внешним транспортом.
2. Создание удобных дорог подъезда, организации достаточного количества мест парковки автомобилей.
3.Разделение подъездов грузового, пожарника, пассажирского и персонального транспорта, подходов посетителей.
Выводы. Предложенные общие рекомендации по формированию арт-центров, которые могут быть использованы при
проектировании подобных зданий в Украине и зарубежом, а именно:
- необходимо предусмотреть обеспечение гибкого планирования с целью многофункционального использования
помещений с учетом расширения их вместимости;
- возможность организации визуально пространственных «картин»;
- возможность динамического развития объема здания и всей структуры в целом (предусмотреть последовательное строительство);
- создание образа необычной архитектуры (в соответствии с выбранной тематикой);
- обеспечение органической взаимосвязи внутреннего пространства и внешнего вида арт-центру с естественным
окружением.
Литература:
1. Дуцев М. В. Концепция архитектуры универсального центра искусств в XX веке / М. Дуцев // Стратегическое городское и региональное планирование: Межвузовский сборник науч. трудов, - Самара, 2003,
2. Куцевич В.В. Архитектурная наука и архитектурное проектирование. Опыт взаимодействия, проблемы, результаты.
-К.: Будiвництво України, 2003. -№ 6.
3. Цайдлер Э.Н. Многофункциональная архитектура. Пер. с нем. Multi – use architecture/ E.N. Zeidler – Karl Kramer
VerlagStuttgard. –М.: Стройиздат. -1988. – 187с.
TYPOLOGY OF NONTRADITIONAL THEATRE SPACES IN LOCAL CONTEXT IN UKRAINE
O. Sinkevych, postgraduate student
A. Khir, postgraduate student
National University “Lviv Polytechnic”, Ukraine
Conference participants
The article is devoted to the analysis of nontraditional theatre spaces. Authors state that modern forms of acting are one of the
important factors in the formation of urban spaces. Elements of theatre activity can form regional brand and identity which in turn
will make it more attractive to visitors and investors. (Based on the analysis of Transcarpatian and Volyn regions of Ukraine).
Keywords: theatre space, public space, local, improvisation, acting, environment.
Introduction
Today theater does not lose its value, and organically grows into the socio-cultural environment generates new cultural strategy.
Today we can observe a bright flash of experimental theater in Ukraine, which combines a revision of philosophical principles
and expressive means with the destruction of theatrical forms and meanings, attempt to return the theater to its origin, implement
appropriate technology to acting. One can say that theater is trying to cleanse itself of excess - burdensome structural shell, which inhibits its expression. [1], [2] Similarly, theatre tries to move beyond its own building, overcoming dictates of monolithic architectural
constants to return to a more archaic form of space action. Today, in the beginning of new century, we have to take into account the
fact that the theatrical acting has gone beyond specific customary structures. Theatre is developing as a synthesis of art, combining in
new artistic strategies such as performance, happening, actionism, flash mob, interactive media.Modern theater often requires active
communication between the actors and with the audienceas a result the distinction between audience and actors becomes arbitrary.
Such theater plays not only an entertainment role, and is able reflect current socio-political eventsor philosophical themes, uniting
together wide social variety that rarely interact.
Theatre space outside the box
One of the key elements of modern acting is the space as a theater primarily begins to exist outside. Thus theater, due to some
51
Architecture of buildings and structures. Constructive conceptions in architecture
Architecture and Construction
Architecture of buildings and structures. Constructive conceptions in architecture
Architecture and Construction
socio-cultural processes has migrated to a specialized facility few ages ago, now is returning to the city spaces or the landscape environment. Relations between city and the theater can serve as a basis for the study of wide variety of phenomena of urban life. [3]
One of the potential theatre spaces in modern urban environment is an city square.Square - a space that seamlessly flows into urban
development and has a number of specific functions. Since Middle Ages the city squareis a place of concentration of social life,
where people of different social status have points of intersection. Historically, one of the important activity of city square isact of
spectate.Today citysquare literally becomes a scene. Potential audience is involved to participation and activity, unlike sentimental
sympathy audience in classical theater.[3], [4,с.13-17]In the theater building actor and spectator are constantly separated.It lies in
the architecture and typology of theatrical space: a long way since getting into the theater building to the immediate deployment of
spectacular action, motionless sitting position, stage machinery, technical lighting, sound notification of the beginning of the action
clearly differentiate the theatrical action and reality. In return, theatrical performance that takes place in the urban spaces gets polar
characteristics: participation, interactivity, spontaneity.The audience becomes part of the action, and the urban environment is transformed into a theatrical space.An exampleof integration of theater in the urban environment is a theatrical performance in the center
of Uzhgorod in the International Festival of Puppet Theater «Interlialka 2013.»Another example is using the lane and the stairs as
stage and auditorium (Palace of youth, Lutsk).
It should be noted that the square is no longer the only place of acting in an urban environment. Theatre action reaches urban space,
which usually does not have the feature of theater - abandoned buildings, industrial zones, landscapes and etcetera. Contrast between traditional and modern theatre action is traced not only in way of acting but in space of action. For example, the festival “Gogolfest” is one of the
most important cultural and theatrical events in Ukraine that combines different kinds of art, from theater to art and educational programs.
For two years this festival takes place on Vydubitska industrial zone in the experimental mechanical plant in Kyiv. [5] In this case the space
is one of the key elements that creates the impression and defines the vector of theatrical performances. Stage space and audience are made of
industrial frame and pallets, paintings on the walls and installations are designed by contemporary artists and create fascinating scenography.
Theater props include elements of the industrial interior space, such as a crane girder. Interpretation of the industrial zone as the art space
obtained considerable resonance. Today further steps are made to transform this location into a full-fledged, multicultural center, which in
turn could give a boost to the revitalization this degraded area.
Integration of theater in an environment unsuitable for it has a synergistic effect especially in a regional context. [6] As an example, one can cite the annual festival «Kredents» in Vinogradiv in Transcarpathia. [7] Each year the festival changes its location,
but retains the key idea: holding actions in degraded areas on the periphery of the city (a furniture factory, cement factory, abandoned
tourist camp). The of the festival consist of theater performances, recitations, concerts, art exhibitions. The venue of theater performances in 2013 was the abandoned one-story building that was backstage and make-up room both. The facade of the building has
been transformed into decorative panel that served as the staging element, created by renowned street artist from Lutsk. The peculiar
feature is the placement of viewers - dispersed and simultaneous, there are no strict seats and the audience is able to choose the point
of perception.A natural blend of genres results in a complete and original artistic product.Interaction of the environment and art has
a broad resonance, for example, in 2013, small town Vinogradiv visited curator of the Dutch Biennale of Contemporary Art.Lack of
cultural development is one of the reasons for the decline of the province, and cultural activity can be the impetus for the development
of the whole region, revive tourism, attract investment, involve in the cultural activitylocal population.
Another positive example of local self-organization isfestival of Theatre Art “Ptah” in Lower Village in Transcarpathian region.
Festival is organized by the initiative group of local enthusiasts.The aim of the festival is presentation of children’s and youth theater
groups.The acting is conductedboth indoor and outdoor in the local house of culture and in landscape environment. Nearby the house
of culture wooden frame theatre pavilion was erected.
Theatrical acting, freed from the conventions, often refers to the interpretation of folk traditions.As a result, the connection between spectator and participant with environment is reborn.The action takes place alternately, in a landscape environment and in the
interior, which is peculiar for Ukrainian folk acting. [8]A typical example is the reconstruction of the ceremonial event on the festival
«Vodinnyakysta» in village Svarytsevychi in Rivne region.[9]
Classification of nontraditional theater spaces in the urban environment
Example
Spaces
Type faction
Location principles
Name of event
Abandoned buildings, ruins
Church of I. Bogoslov
Play (tragedy)
The tourist camp
Performance
Industrial zones
Play
Play
Urban space
Landscape environment
Performance
Historical reconstruction of battle
Reconstruction of the
pre-Christian rites
Furniture factory
Experimental – Mechanical Plant
Stairs near the Palace
of youth
Theatre square
Hyurbivskyy
forest
The village
Play(humoresques)
Bank of Nobel lake
Play, chants, dances
The village
Theatrical journey
Lutsk castle courtyard
52
Name of the
theater
Year
Festival of theatres “Mandrivnyy vishak”, Lutsk
Festival“Kredents”, Vynogradiv
Festival“Kredents”, Vynogradiv
“Zhuky”
2013
“Figlish-M”
2013
Festival “Gogolfest”, Kyiv
«Dah»
2013
“Deep”
2013
Festival of theatres “Mandrivnyy vishak”, Lutsk
“Interlyalka”, Uzhgorod
Annyversary of Hyurbenska
battle, Rinve region
Festival of folk art “Vodinnyakysta”, Rinve region
Festivalofhumor “Laureate of
Nobel prize”, Rinve region
Ethnographic festival
“Lemkivska vatra”,
Transcarpatian region
Festival “Night in Lutsk
castle”, Lutsk
2012
2013
2014
Folk collectives
Folk collectives
Folk collectives
«КОТ»
20112013
20032013
20092013
20072013
Architecture and Construction
Historical environment
Public, commercial buildings
Historical reconstruction
Historical reconstruction
Historical reconstruction
Lutsk castle courtyard
Archaeological complex “Peresopnytsya”
Castle of St. Miklosh
Play(tragedy)
Youth sport school
“Olympus” (former
synagogue)
Play
House of Culture
Performance
Foyer hypermarket
“New Line”
Festival “Starodavniy Lutsk.
Epoha doblesti”, Lutsk
Festival “Rus Peresopnytska”
Rinve region
Festival “Sribnyy tatosh”,
Transcarpatian region
Festival of theatres “Mandrivnyy vishak”, Lutsk
Festival of theatre “Ptah”,
Transcarpatian region
Festival of theatres “Mandrivnyy vishak”, Lutsk
“Palladin”
Clubs
Clubs
20072013
20122013
20122013
“Teatrali”
2013
“Figlish-M”
2013
Richard Pettifer
2013
Summary
Modern theater is gaining new forms and content merging with other art forms and integrating into the environment. Often
theatre does not require special buildings that limit its development, and tends to open, independent spaces.Following the example
of local events with a theatrical component one can affirm that they do not require significant material costs, but are powerful artistic
and cultural products, which promote the region and create its identity. However, this does not mean thatdesigning theatrical spaces
no longer needed. Simply, we are witnessing that architectural activity in this field is moving away from the traditional theater
buildings construction to the specific design of modern architectural environment which not only takes into account the possibility
of performing, but also put new requirements for the organization of such spaces.And they, in turn, may be an impetus for regional
development, attract the resources which are necessary for positive change in urban, provincial centers, abandoned areas. Following
these facts one can say that contemporary forms of theater and art can cause cultural renaissance and development of modern Ukraine.
References:
1. Lypkivska, Anna. 2006. Literary source and theatrical text: from egocentrism of “young” theater turn 1980 - 1990 years – to
democratic values of present, Essays on the history of Ukrainian theater art of the XX century. Kyiv: Intertechnilogia. p. 889-915.
2. Klekovkin, Olexandr. 2013. Post-Soviet entry into theater studies. Kyiv: Fenix. p. 353-360
3. Rappaport, Alexandr. Space of a city and a theatre. http://papardes.blogspot.com.
4. Chepelik, Oxana. 2009. Interaction of architectural spaces, contemporary art and new technologies or multimedia utopia.
Kyiv: Himdzhest. p. 272.
5. Oliynyk, Yevgeniya.2014. Who owns “Gogolfest”? http://www.radiosvoboda.org/content/article/25100741.html
6. Halkin, Dmitriy. Strategy of cultural development of cities: Modern Approaches.http://old.jourssa.ru/2005/4/2cGalkin.pdf
7. Bismak, Rosana, Kredents: five years of informal leisure, street art and friendly picnic.http://varosh.com.ua/all/post/kulturashow/kredenc-pyat-rokiv-neformalnoi-tusivki-strit-artu-ta-druzhnih-piknikiv#.U1_Fvvl_tIE
8. Proskuryakov, Viktor.2001. Architecture of Ukrainian Theatre: Space and Action. Lviv: Lviv Polytechnic, p. 25-46.
9. Bosyk,
Larysa.
Driving
of
the
bush.
http://babylibrarivolodymyrec.org.ua/index.php?option=com_
content&view=article&id=324:q-q&catid=26&Itemid=41
53
Architecture of buildings and structures. Constructive conceptions in architecture
Following events and activities have a number of distinctive features:
• Democracy
• Non-standard space
• Self-organization
• Recycling
• Improvisation
• Interactivity
• Adaptability
• Local context
TECHNICAL SCIENCES
ИДЕАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН
Клюйков Р. С., аспирант
Клюйков С. Ф., инженер
Приазовский государственный технический университет, Украина
Участники конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
Machinery construction and theoretical engineering
Изучают феномен машин от древних греков до наших дней. И постоянно заново открывают идеалы Платона, числа
с «умными» способностями. Рело предложил расчленить машины на категории, чётко совпавшие с первыми идеалами
Платона. Теория Энгельмейера - «четыре точки зрения на машину» - четыре общности (по четыре) идеалов Платона,
моделирующие «технологию, кинематику, конструкцию и экономику машин». Идеальная математика Платонанаводит
порядок в развитии теорий, позволяет удобно хранить, быстро находить информацию и прогнозировать будущее.
Ключевые слова: машины, теории, идеалы, обобщение, модели, разум.
The phenomenon of machines has been investigated since ancient Greeks till present days. Plato’s ideals, the numbers, possessing
“clever” capabilities are constantly being discovers anew. Relau suggested dividing machines into categories which perfectly corresponded to Plato’s ideals. Engelmeyer’s theory –“four points of view on machine” – four unities (four in a row) of Plato’s ideals,
modeling “technology, kinematics, design and economy of machines”. Plato’s ideal mathematics brings order into theories development, allowing to store comfortably, find information quickly and make forecasts for future.
Keywords: machines, ideals, generalization, models, reason.
Введение. Тысячелетиями Человек создаёт рукотворный мир машин, искусственных неживых объектов, изобретает их
всё новые и совершенные, и сотворил уже столько и таких, что стал задумываться о возможной экспансии машин! Чисто
технический вопрос «перерос» все мыслимые границы, и на наших глазах превращается в проблему жизни на Земле! Без
философского осознания, обобщения и упорядочивания эту проблему не решить!
Изучению и сопоставлению подлежит громадный эмпирический материал, частично собранный философскими работами
А. Н. Боголюбова. На этом большом пути легко сходили на многочисленные и противоречивые «временные» теории. Лучше
Пуанкаре [1] о них не скажешь: «Если бы хоть одна из них была удовлетворительна, не было бы нужды в прочих».
Цель работы. Как построить «единственную» теорию, эффективно заменяющую все «временные»? Как выйти на
прямой путь истории, чтобы больше не сбиваться фантомами?
Исторический анализ. Эти вопросы будоражили разум ещё древних греков, а ответы Платон описал «Диалогами». Например
(«Государство» 510b): «Узнай же теперь и другую часть мыслимого, о которой я говорю, что её касается разум силою диалектики,
делая предположения, – не начала, а как бы ступени и усилия, пока не дойдет до непредполагаемого, до начала. Коснувшись же его
и держась того, что с ним соприкасается, он [разум], таким образом, опять нисходит к концу и уже не трогает ничего чувственного,
но имеет дело с эйдосами (идеалами?) через эйдосы, для эйдосов и оканчивает на эйдосах».
Но до сих пор прочесть правильно ответы Платона никто не может. Но и забыть не в состоянии, так как они давно уже в
наших генах! Поэтому многие исследователи на уровне интуиции неоднократно вновь приближались к ним вплотную, снова
открывали «эйдосы», числа с разумом - идеалы, но стать на Платонову точку зрения – до сих пор не решаются!
В 1786 году во множестве машин Монж[2] (повторяя Платона) искал «единство (идеалы?), которое могло бы обеспечить
понимание машин вообще и свести их построение к определённой схеме, не зависящей ни от формы конкретной машины,
ни от её назначения».
В 1841 году Виллис (повторяя Платона) выделил «чистый механизм» (идеалы?) – продукт некоторого обобщения
механизмов, их абстрактная теоретическая модель, безотносительная к динамическим эффектам, действующим в
обобщённых механизмах.
В 1898 году Энгельмейер [3] (повторяя Платона) обобщил целый ряд выделенных историей систем классификаций
машин и получил мощную абстракцию в духе Платона – «принцип машины» (идеалы?), основную её обобщённую суть.
Макс Вебер [4] (повторяя Платона) предлагал для целей обобщения «идеальный тип» (идеалы?) - «нечто отличное от
оценивающего суждения, совершенно индифферентное и не имеет ничего общего с каким-либо иным, не чисто логическим
«совершенством». . . Каждый индивидуальный идеальный тип составляется из понятийных элементов, родовых по своей
природе. . . и тем самым, отойдёт от эмпирической действительности».
Горохов В. Г. [5] (повторяя Платона) пытался «уточнить» те же сущности: «Идеальные типы стремятся быть «образцами»
(идеалы?). В них отображается то, что исследователь считает существенным, сохраняющим постоянную ценность, может
представляться современникам практическим идеалом, к которому надлежит стремиться».
К каким же идеалам в истории Человечества стремится машина?
Для выполнения даже нехитрых работ Человек издревле использовал простые орудия. Со временем они усложнялись.
Ещё в каменном веке (лук, праща, гарпун) и в I тысячелетии до н. э. (ручная и водяная мельницы, гончарный круг, ткацкий
станок) появились настолько сложные орудия, что их уже можно называть первыми машинами. Но до того изобрели
простейшие подъёмные приспособления: в эпоху палеолита - клин, а в начале III тысячелетия до н. э. – рычаг и наклонную
плоскость. Именно они первыми облегчали тяжёлый труд человека – выполняли первую основную функцию машины.
Философ Фалес Милетский (начало VI века до н. э. ) передал грекам познания египтян и вавилонян о сущности движения
и о приспособлениях, которые его производят.
Аристотель (III век до н. э., «Механические проблемы») первопричиной движения выделил силу и качественные
изменения. Исследования машин свёл к простым приспособлениям, а к перечню уже известных добавил кривошип, колесо,
каток, полиспаст.
Архимед (III век до н. э.) из растущего множества машин выделил элементарными частями «простые машины,
преобразующие силу: ворот, рычаг, полиспаст, клин и винт».
Первоначально в машине уже видели части и движение, но принимали неизменными, не анализировали. Первые машины
рассматривали как орудия без учёта составляющих частей, их движений, изменений, состояний и прочего более «тонкого».
Добытые тяжёлым трудом практические знания просто накапливали и передавали из поколения в поколение.
54
Во всех теориях того времени простые машины и механизмы рассматривались только в статике, так как развиваемые
ими скорости и ускорения были очень малы. В основе были преобразование и распределение сил (без анализа их природы)
и соответствующая времени простая математика: арифметика и алгебра. Задачи решались исключительно операциями
над Числами: натуральными, целыми, рациональными и действительными – четырьмя первыми идеалами Платона!
По Энгельмейеру [3]: «технология определяла характер работы»; «принцип машины» (её основная суть, идеал?) –
«технологические признаки».
Ньютон в 1666 году операциями интегрирования и дифференцирования создал модель функции - пятый идеал Платона,
который своим «умом» разрешал механикам глубже изучать машины, уходить от сил далее в геометрию движения. По
Энгельмейеру[3]: начинался период, когда «вступает в свои права кинематика»; «принцип машины – кинематическая схема»!
Теории машин от статики перешли к динамике.
Эйлер Л. (1747) [6] выделил «три составляющие машин»: приёмник – связан с силой, приводящей машину в движение;
передача – связана с преобразованием силы; орудие – связано с выполняемой машиной работой. Трёхчленное деление машин
стало классическим.
Монж Г. (1786) [2] движение и его преобразования функциональными зависимостями возвёл в кардинальный принцип
анализа и синтеза машин простейшими механизмами (идеалы?). Фурье Ж. (1795) сформулировал«связь» как функциональное
понятие. В истории механики было ещё много других попыток систематизировать появление машин, «новых и разных».
Все их обобщил Фр. Рело (1875) [7], предложив интуитивное (но чётко совпавшее с Платоновыми идеалами) иерархичное
членение любых «сложных» машин на: 1) тело (натуральное число) – простейший элемент машины; 2) кинематическая
пара (целое число) – совокупность двух тел; 3) кинематическое звено (рациональное число) – несколько совместных
кинематических пар; 4) кинематическая цепь (действительное число) – несколько звеньев, обязательно замкнутых в одно
целое, если одно звено закреплено в неподвижной системе координатэтомеханизм; 5) машина (модель функции) – механизм
или группа механизмов с подвижными системами координат. Но Рело, как и Платона, обвинили «порывает с реальностью и
впадает в абстракцию». И не поддержали!
Коши (Cauchy, 1827) улучшил систему дифференциальных уравнений – модель состояния - шестой идеал Платона, и
разработал учение о мгновенной оси вращения и скольжения тела, испытывающего бесконечно малое перемещение. Вновь,
открывая новые идеалы Платона, обнаруживали новые «умные» их способности!
В начале XIX века Англия, а за ней Франция, Германия, Россия и другие страны системным анализом шестым идеалом
Платона, синтезом многих механизмов в одном производстве - 6) машинами-агрегатами создавали национальное
машиностроение. Развитие машинного производства обусловило технические науки, теоретическую подготовку инженеров,
научно-исследовательские центры, периодическую техническую литературу.
Беббидж Ч. в 1834 году начал работу над разностной, а в 1853 – над аналитической счётными машинами. Современными
ему механизмами не построил, предложил записывать последовательность работы машины системой условных знаков –
программой. Осуществил переход от жёстких функциональных зависимостей к более общим, гибким «связям», переход
от монолитного, полностью типизированного математического моделирования к более гибким языкам программирования,
типизация которых постепенно снижалась.
Гильберт Д. (D. Hilbert), М. Фреше (М. Frechet) и Ф. Рис (F. Riesz) в начале XX века функциональным анализом изобрели
седьмой идеал Платона- модель континуума, основу теории манипуляторов и роботов, 7) машин с программным управлением.
«Умные» возможности нового идеала позволили обобщить исследования кинематических, электрических, гидравлических
и других типов цепей междисциплинарной теорией автоматического регулирования следящих телемеханических систем.
Наработанные ранее термины и приёмы структурного анализа статических механизмов были обобщены структурным
анализом автоматического регулирования обобщённых динамических систем радиотехники, электротехники, гидравлики.
Вновь сработал эффект идеалов Платона: сложение частей в целое обязательно создаёт качество, отсутствующее в слагаемых
частях!
Практика усложняющегося математического моделирования стимулировала создание новых более универсальных
языков программирования ML, O Caml, Erlang, позволяющих складывать модели континуумов списками по единому протоколу в восьмой идеал Платона – модель уровня, с новым «умным» свойством – свободой выбора стратегии решения,
вариантностью, лёгкостью моделирования межкомпонентных связей миллионов объектов! Это позволяло данные об объекте
исследования переводить на язык программирования, работы исследования проводить уже не на физическом объекте с
невероятной трудностью, опасностью, дороговизной и малой достоверностью, а «за письменным столом», получая гораздо
более ценные и достоверные результаты. Математическая модель становилась «реальнее» физического объекта! Такова сила
идеализма Платона!
Этот идеал был последним в очередной четвертке идеалов (модель функции, модель состояния, модель континуума,
модель уровня), моделирующих Зависимости движения частей машины. По Энгельмейеру[3]: завершился период
кинематики; «принцип машины – кинематическая схема». Такое обобщение открыло целую серию абстрактных исследований
– структурный анализ, системотехнику. Методы анализа механизмов с несколькими степенями свободы были использованы
для классификации зарождающихся 8) систем автоматического регулирования. «Язык и схемы, используемые для анализа
систем автоматического регулирования, увели исследователей от физических к описываемым метаязыком»[ 8]. «Всеобщность
и абстрактность» Заде (1962), «математическое описание» Лернера (1949), «метаязык» Бергбрайтера (2005), «единство»
Монжа (1786), «чистый механизм» Виллиса (1841), «принцип машины» Энгельмейера (1898), «идеальный тип» Вебера
(1990), «образцы» Горохова (2011) - очередные «открытия» идеалов Платона!
Исследование и математическое моделирование механизмов прерывистого движения (мальтийских, клиновых, винтовых)
и нежёстких (пневматических, гидравлических, электромагнитных, электронных) заставили полностью заменить понятия
«кинематическая пара», «зависимость» на более общие и гибкие «связи». Это позволило моделировать динамику машинных
агрегатов, движение тел переменной массы, развить теорию автоматостроения, участь электромагнитных и электронных
систем в составе машин.
Обобщение теории регулирования способствовало развитию линейной теории управления. Совершенствовалось особое
звено машины – регулятор и его обратная связь.
В 90 годах XX столетия созданы языки программирования Perl, TCL, Python, Rexx, которые сложением моделей уровня
межуровневыми связями по возрастающим критериям строили девятый идеал Платона – модель развития - с новой «умной»
способностью прогнозировать развитие предмета исследования! Началась очередная четвёртка идеалов, моделирующих
Связи элементов машины. По Энгельмейеру[3]: в историю «входит машиностроение с конструктором во главе»; «принцип
машины - конструкция».
Сегодня «умные» возможности девятого идеала реализуются наносистемотехникой. Задачи регулирования хода машин,
55
Machinery construction and theoretical engineering
Technical sciences
Technical sciences
Machinery construction and theoretical engineering
устойчивости движения решены введением понятия «обратная связь», разросшимся до отдельной науки - кибернетики.
Станки с программным управлением, 9) промышленные роботы (машины-автоматы, моделирующие свойства и физические
функции живых организмов), современные транспортные системы, позиционирующие платформы - немыслимы без
механизмов с несколькими степенями подвижности и систем автоматического управления.
«Умные» возможности девятого идеала Платона продуцировали абсолютно новые знания, вовсе не закладываемые в
математическую модель – способность прогнозировать будущее предмета исследования! Готовая программа сама может
генерировать новую программу и запускать её использование в новых ситуациях, о чём разработчик и не помышлял! Что это?
Впервые машина опережает Человека? Характерно, что эти «новые знания» приобретались без необходимости обращения
к реальным системам, обходясь виртуальной реальностью! А область применения «новых знаний» охватывала не только
технические системы, где они формировались, но и биологические (обычно - служившие прототипом, примером, образцом,
«эйдосом») и даже социальные.
В новейшее время, благодаря выстраиваемому чисто функциональными языками программирования (Miranda, Clean,
Haskel) последнему из известных авторам десятому идеалу Платона – модели вывода, машины приобретают новую «умную»
способность – самостоятельно реагировать на изменяющиеся внешние воздействия и приспосабливать своё поведение к ним!
До сих пор подобным свойством обладал только человек. Оно определяет элементарную творческую, разумную деятельность
- интеллект. Новым «умным даром» созданы 10) кибернетические роботы, не только повторяющие телодвижения Человека,
но имитирующие даже его «тонкие» психологические функции, походку, голос, эмоции.
Реализация новых проектов требует новой математики, следующих идеалов. Возможно, сложением кинематической
цепи со звеньями разной физической, химической и даже биологической реальности, цепью искусственных нейронов,
соединенных между собой связями с определением их весовых параметров? Какой будет эта машина? И машина ли. . .
Результаты. Предложенная классификация не только освещает яркими маяками выделенных 10 идеалов достоверную
развёрнутую картину прошедшей истории машин, но и позволяет обоснованно прогнозировать и плодотворно выполнять её
дальнейшее развитие.
Идеальная теория машин и механизмов – наиболее яркое Зеркало, в котором копиями отражаются иные термины всех
без исключения других теорий: сопромата [10], строительной механики [11], математики [9], программирования [12],
социологии [13], истории [14], экономики [15], химии [16] и прочего сложного, но - идеального [17]. Не пора ли согласиться
с единственностью Идеальной математики Платона [9], объединить усилия, найти оставшиеся шесть идеалов и прийти
к Мировому Разуму?
Берите достаточно «умный» идеал Платона за образец и диалектикой Платона выстраивайте новую машину, технологию,
процесс – всё! И вы обязательно получите в своём шедевре «разумную» способность, которая приглянулась Вам в
выбранном идеале. И не надо быть особым талантом или гением, достаточно – хорошим инженером, знакомым с Идеальной
математикой Платона [9]! Пользуйтесь идеализмом везде! Математическое моделирование «умными» идеальными
числами Платона, числами с разумом, позволяет нам абстрагироваться от физической реальности, продуктивнее и
производительнее находиться в идеальной виртуальности! Может в этом и есть смысл всей нашей интересной истории
создания рукотворного мира, смысл идеальной теории машин и механизмов?
Литература:
1. Пуанкаре А. О науке.- М.: Нука, 1983.- 560 с.
2. Monge G. Traite elementaire de statique a l›usage des colleges... Paris, 1786 p.123-124.
3. Энгельмейер П.К. Технический итог XIX века. - М., 1898.- С.49-51.
4. Вебер М. Избранные произведения. Ч.2.М.: Прогресс. - 1990. - 808 с.
5. Горохов В.Г. Развитие идей теории механизмов и машин в теории автоматического регулирования и нанотехнонауке //
Наука та наукознавство. - 2011.- С.106-127.
6. Euler L. De machinarum tam simplicium quam compositorumusu maximelucroso. Commentarii Academiae Scientiarum Petropol, 1747, t. X.
7. Reuleaux F. Theoretische Kinematik, Bd. I. Braunschweig. 1875. S. 13-14.
8. Bergbreiter S. Moving from Practice to Theory: Automatic Control after World War II HIS 285S: History of Science, University
of California, Berkeley, 2005. - P. 33,34.
9. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Идеальная математика Платона. - Saarbrücken: LAP LAMBERT, 2013. – 134 с; https://www.
lap-publishing. com/catalog/details//store/gb/book/978-3-659-45724-1/Идеальная-математика-Платона.
10. Клюйков С.Ф. Идеальная форма расчётов стержневых конструкций. //Захист металургійних машин від поломок: Зб.
наук. пр. - Вип. 7. – Маріуполь, 2003. - 293 с. // С. 33-39.
11. Клюйков С.Ф. Идеальная форма методов строительной мехники. //Захист металургійних машин від поломок: Зб.
наук. пр. - Вип. 6. – Маріуполь, 2002. - 270 с. // С. 49–55.
12. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Языки программирования и Идеальная математика //Труды конференции «Винеровские
чтения». Том 2: – Иркутск: ИрГТУ, 2011. С. 135-144.
13. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Взаимосвязь научно-технического прогресса с развитием математического моделирования
//Материалы конференции «Этика и история философии»: – Тамбов: ТГУ им. Г.Р. Державина, 2011. С. 73-83.
14. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Роль математического априоризма в разработке философии истории человечества //
Материалы конференции «Этика и история философии»: – Тамбов: ТГУ им. Г. Р. Державина. 2011, С. 83-89.
15. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Формации глобальной экономической системы //Матеріали конференції «Теоретичні і
практичні аспекти економіки та інтелектуальної власності»: - Маріуполь, 2011, С. 144-149.
16. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Причина периодичности Периодического закона //Доклады XIX Менделеевского съезда
по общей и прикладной химии в 4 томах. Т. 1 – Волгоград: ВолгГТУ, 2011, С. 239.
17. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Идеальная математика сложных систем //Доклады 7 школы«Проблемы оптимизации
сложных систем» - Ташкент: ТАТУ, 2011, С. 68-72.
56
Technical sciences
МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ НЕТКАНЫХ ПОЛОТЕН
Трещалин М.Ю., д-р техн. наук, проф.
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Россия
Трещалин Ю.М., канд. техн. наук, инженер
Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Россия
Участники конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
В статье рассматривается структура нетканой основы. Проводится геометрическое моделирование композиционного
материала и нетканой основы. Дается численный анализ распределения интенсивности напряжений в композите, обусловленных полимеризацией связующего в поровом пространстве основы.
Ключевые слова: композит, нетканая основа, структура, полиэфирные волокна, моделирование, физико-механические свойства.
This article discusses the structure of the nonwoven substrate. Conducted geometric modeling and composite nonwoven substrate. Given a
numerical analysis of the intensity distribution of stresses in the composite due to polymerization of the binder in the pore space of the base.
Keywords: composite, nonwoven base, structure, polyester fiber, simulation, physics-mechanical properties.
Рис. 1. Фрагменты структуры различных нетканых материалов «Холлофайбер»
На фотографиях видно, что структура различных полотен отличается количеством волокон, попадающих в поле зрения
объектива микроскопа, что связано с их различной поверхностной плотностью. Строение не имеет больших различий с
точки зрения случайного распределения одиночных волокон по объёму материала. Случайное расположение структурных
57
Materials technology and technology of light and textile industry
Нетканая основа позволяет реализовать различные подходы к изготовлению изделий из композитов, когда необходимо
сохранение работоспособности в условиях динамического нагружения, включая специфические сочетания напряжений от
механических, термических и ударных воздействий. В отличие от металла, бетона и других традиционных строительных
материалов, композиты на нетканой основе обладают большей вязкостью разрушения, т.е. способностью поглощать энергию
ударов, сотрясений и других динамических факторов.
При разработке и проектировании композиционных материалов определяющим фактором является соблюдение требований, обусловленных условиями эксплуатации и, в частности, величины и направления прикладываемых нагрузок, которые
должна выдерживать конструкция без потери прочности. Применение сложных форм заданной конфигурации для укладки и
последующей пропитки связующим нетканой основы, позволяет сделать несущий элемент с повышенным сопротивлением
изгибу, сдвигу и сжатию. Подобные подходы возможны и при решении вопроса об изготовлении изделий опорного назначения: различных балок открытого и замкнутого профиля, уголков, опор, труб и других второстепенных несущих элементов.
Выбранный вариант должен быть удобным и экономичным. Однако, текстильные изделия с фиксированным расположением
структурных элементов (ткань, трикотаж, плетеные преформы) обладают анизотропией, требуют применения сложной и дорогостоящей технологии изготовления, что ведет к удорожанию композитов на их основе.
Анализируя варианты основы композитов с точки зрения «цена-качество», обращают на себя внимание нетканые полотна, известные под торговой маркой «Холлофайбер», производимые из первичного полиэфирного волокна путем термической
обработки, обладающие достаточно высокой прочностью и являющиеся более дешевыми по сравнению с иной текстильной
продукцией по технологии изготовления и виду используемого сырья.
Принимая во внимание важность влияния распределения и взаимодействия волокон основы на свойства создаваемых
композитов, проведено исследование структуры некоторых материалов «Холлофайбер» при помощи микроскопа БИОЛАМ
с увеличением 130 крат, результаты которого представлены на рис. 1.
Technical sciences
элементов дает возможность предположить наличие изотропных свойств рассматриваемых полотен. С точки зрения структуры нетканых материалов они представляют идеальный упрочняющий каркас будущего композиционного материала. Кроме
того, капиллярно-пористое строение позволяет реализовать качественную пропитку связующим нетканых полотен «Холлофайбер».
Определяющим параметром изготавливаемых композитов является прочность. Поэтому одной из самых актуальных задач является прогнозирование эксплуатационных свойств будущих изделий, что связано с сокращением сроков разработки
новых материалов в широком диапазоне требуемых свойств, определяемых условиями эксплуатации. Решение таких задач
невозможно без применения математического моделирования, позволяющего прогнозировать механические свойства, как
нетканой основы, так и будущих композитов с учетом технологии изготовления, волокнистого состава и применяемого связующего.
Следовательно, возникает необходимость построения моделей, позволяющих провести оценку структуры и свойств нетканых полотен и композитов на их основе по заранее заданным техническим характеристикам. Для расчета и моделирования структуры волокнистой основы и композита, вследствие сложности и вероятностного характера геометрических размеров и формы компонентов композиционного материала, наиболее целесообразно использовать численные методы расчета
и, в частности, метод конечных элементов. В качестве программного комплекса выбран ANSYS Mechanical APDL ver, 14.1.
Исходные данные для построения геометрической модели нетканых полотен «Холлофайбер» приведены в табл. 1 и 2.
Materials technology and technology of light and textile industry
Таблица 1.
Геометрические и механические характеристики полиэфирных волокон различной линейной плотности
№
Наименование показателей
Волокно, текс
1.
2.
3.
Линейная плотность, текс
Средняя штапельная длина, мм
Частота извитости
0,17
0,17
37,3
2
1,7
1,7
62,9
1
4.
5.
6.
7.
8.
Степень извитости, %
Устойчивость извитости, %
Разрывная нагрузка, мН
Относительное удлинение при разрыве, %
Удельная разрывная нагрузка, мН/текс
9,7
86,6
34,2
34,7
201,2
12,8
88,9
447,2
51,5
263
Таблица 2.
Экспериментальные значения характеристик структуры различных видов нетканых полотен «Холлофайбер»
Средняя часСредняя длина
Средняя степень
Объёмная
тота извитости,
Тип материала
Толщина, мм
волокна, мм.
извитости, %
плотность, кг/м3
-1
см
Холлофайбер Софт Р 5190, 70
37,3
2
10
8,75
8
г/м2
Холлофайбер Медиум Р 173,
35
3
11
9,68
31
300 г/м2
Холлофайбер Хард
33
2
9
20
10
Р 274, 170 г/м2
Холлофайбер Хард F Р 205, 230
36,3
4
9.5
25
10
г/м2
Наибольшую сложность при моделировании структуры представляет разработка ее геометрической модели. Для решения данной задачи разработано программное обеспечение, учитывающее вероятностный характер распределения одиночных волокон нетканых полотен. На рис. 2 представлен один из вариантов вероятностной геометрической модели структуры
нетканого материала «Холлофайбер Софт Р 5190», 70 г/м2, построенной в SolidWorks.
Рис. 2. Вероятностная геометрическая модель структуры нетканого материала «Холлофайбер Софт Р 5190».
58
Technical sciences
Качество построенной геометрической модели, кроме указанных выше количественных показателей структуры материала, можно оценить и визуальным способом. Для этого была сфотографирована структура элемента материала «Холлофайбер
Софт Р5190», размером 20×20×7 мм и произведено сравнение с геометрической моделью при соблюдении масштабного
фактора. Результаты моделирования геометрической структуры нетканого материала «Холлофайбер Софт Р 5190» и фотография его структуры приведены на рис. 3.
Рис. 3. Структура нетканого материала «Холлофайбер Софт 70г/м2 Р 5190»
а – разработанная геометрическая модель структуры; б – фотография структуры элемента материала «Холлофайбер Софт 70г/м2 Р 5190»
Рис. 4. Геометрическая модель композиционного материала на основе нетканых полотен.
Геометрическая модель композиционного материала экспортировалась в ППП ANSYS. После задания физико-механических
свойств полиэфирных волокон и связующего необходимо наложить на модель граничные условия, которые имитировали испытания образца на разрывной машине. Для определения момента разрушения использовался метод последовательных нагружений.
Один из вариантов расчета в виде распределения интенсивности напряжений в композите приведен на рис. 5 и 6.
Рис. 5. Распределение интенсивности напряжений в
композиционном материале
Рис. 6. Распределение интенсивности напряжений в
композиционном материале
Как следует из результатов расчета, наибольшие напряжения в композите испытывает нетканая основа. Это связано с
тем, что предел прочности полиэфирных волокон почти на порядок больше предела прочности полимеризованного связующего. Матрица испытывает равномерное напряженное состояние, характерное для такого вида деформации.
59
Materials technology and technology of light and textile industry
Сопоставление структур, приведенных на рис. 3 показывает удовлетворительное совпадение расчетной геометрической
модели материала и его реального строения.
Следующим этапом после построения геометрической модели, является моделирование связующего, представленного в
виде прямоугольника, содержащего армирующую нетканую основу внутри себя. Диаграммы деформирования компонентов,
составляющих композит, принимались идеально упругими. Геометрическая модель композиционного материала на основе
нетканых полотен, построенного в SolidWorks, представлена на рис. 4.
Technical sciences
Проведенные расчеты напряженно-деформированного состояния нетканой основы, представленные на рис. 7, показывают, что вследствие своего хаотичного расположения и отсутствия четкой ориентации одиночных волокон по отношению к
направлению действия нагрузки, они испытывают существенно различные напряжения. Диапазон изменения напряжений в
композиционном материале доходит до величины одного порядка.
Рис. 7. Распределение интенсивности напряжений нетканой основы композиционного материала.
С целью проверки адекватности модели были изготовлены пять образцов композитов на основе материала «Холлофайбер
Софт Р 5190», 70 г/м2. При изготовлении образцов композитов применялось связующее на базе смолы POLYLITE 516-М855.
Экспериментальные исследования образцов композиционного материала проводились в соответствии с ГОСТ 6943.10-79.
Результаты испытаний и расчета на растяжение композита на основе нетканого полотна «Холлофайбер Софт Р 5190», 70 г/
м2 приведены в табл. 3.
Таблица 3.
Результаты испытаний на растяжение образцов композиционного материала на основе
«Холлофайбер Софт Р 5190», 70 г/м2
№ образца
Processes and machines in agro-engineering systems
1
2
3
4
5
Среднее
Предел прочности при растяжении в
эксперименте, Па
63,0·105
109,5·105
97,4·105
61,0·105
76,1·105
81,4·105
Предел прочности при растяжении расчетный, Па
72,6·105
62,7·105
120,3·105
94,0·105
84,2·105
86,76·105
Оценка адекватности разработанной конечно-элементной модели производилась путем сравнения среднего значения напряжения при разрыве, полученного экспериментальным и теоретическим методами. Численное сравнение показывает, что
погрешность расчетов находится в пределах 6,5 %. Различие теоретических и экспериментальных данных можно объяснить
множеством факторов, основным из которых, безусловно, является случайный характер строения нетканых материалов.
Учитывая относительно небольшую погрешность теоретических расчетов можно рекомендовать разработанную модель для
решения задач прогнозирования физико-механических свойств композиционных материалов на основе нетканых полотен.
Кроме того, эксперимент показал, что нетканая основа «Холлофайбер Софт Р 5190», оказывает существенный упрочняющий эффект: предел прочности композита в 7,1 раза больше аналогичного показателя полимерной матрицы.
УДК 631.365.22
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ В СУШИЛКАХ С ГРАВИТАЦИОННЫМ ДВИЖУЩИМСЯ СЛОЕМ
Андрианов Н.М., д-р техн. наук, проф.
Новгородский государственный университет, Россия,
Уханьский текстильный университет, Китай
Mei Shunqi, канд. техн. наук, Ph.D
Уханьский текстильный университет, Китай
Участники конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
На основе экспериментальных данных выполнен анализ динамики процессов регулирования тепловых режимов в сушилках с гравитационным движущимся слоем. Установлено, что стабилизация температуры теплоносителя не обеспечивает
стабилизацию температуры зерна. Значительные колебания подачи газа и теплоты в камеру сушки обусловлены изменени-
60
Technical sciences
ем аэродинамических характеристик подвижного зернового слоя. Для лучшей стабилизации режимов предложена система
регулирования количества теплоты в сушильной камере.
Ключевые слова: сушилки с гравитационным движущимся слоем, режимы сушки, регулирование, оптимизация.
On the basis of experimental data the analysis of dynamics of processes of regulation of thermal regimes in dryers with a
gravitational moving layer is made. It is established that stabilization of temperature of the heat carrier doesn’t provide stabilization
of temperature of grain. Considerable fluctuations of feeding of gas and warmth in the camera of dryer are caused by change of
aerodynamic characteristics of a moving grain layer. For the best stabilization of regimes the system of regulation of amount of heat
in the camera of dryer is offered.
Keywords: dryers with a gravitational moving layer, drying regimes, regulation, optimization
Рис. 1. Зависимость температуры зерна от его начального влагосодержания (а) и скорости перемещения (б)
61
Processes and machines in agro-engineering systems
В зерносушении и других отраслях широкое применение получили конвективные сушилки с гравитационным движущимся слоем, к ним относятся шахтные, колонковые, жалюзийные, бункерные, башенные и др. Сушилки для стабилизации
тепловых режимов оснащаются автоматическими регуляторами температуры теплоносителя [1] при этом давление вентилятора, обеспечивающего его подачу в камеру сушки, как правило, поддерживается постоянным. Это отразилось на динамических свойствах сушилок. Однако достоверных сведений об особенностях влияния изменившихся динамических характеристик сушилок на качество их работы пока имеется не достаточно.
Особенностью зернового слоя, перемещающегося под действием гравитационных сил, является зависимость его физико-механических характеристик от начальных параметров обрабатываемого материала и задаваемого режима движения.
На примере сушилок шахтного типа [2 - 7] установлено, что аэродинамическое сопротивление зернового слоя и скорость
течения газа в нем зависят от влагосодержания и скорости перемещения зерна по камере сушки. Так с уменьшением влагосодержания от 30 до 14% скорость газа в слое при постоянном давлении вентилятора уменьшается на 8 – 19%. Это объясняется
тем, что уменьшение влагосодержания вызывает усадку зерновок и обусловливает их более компактную укладку, что ведет к
увеличению аэродинамического сопротивления слоя. Изменение влагосодержания зерна в процессе сушки может приводить
к заметному перераспределению потоков газа по высоте сушильной камеры [2, 8].
С увеличением скорости перемещения слоя от 0 до 8 мм/с скорость газа в нем возрастает на 7 – 21%. Это объясняется
увеличением работы сил трения между зерновками, что ведет к разуплотнению слоя и, как следствие, к уменьшению его
аэродинамического сопротивления. Работа сил трения с увеличением влагосодержания зерновок еще более возрастает, поскольку увеличивается шероховатость их поверхности. Поэтому совокупное влияние указанных переменных обусловливает
изменение скорости газа в зерновом слое в интервале 19 − 25%.
В условиях производства начальное влагосодержание и скорость перемещения зернового слоя изменяются в широких
пределах [8 - 11], что обусловливает изменение его аэродинамического сопротивления и вызывает существенные колебания массовой подачи теплоносителя в камеру сушки, поскольку давление вентилятора поддерживается постоянным. При
стабилизированной температуре теплоносителя это ведет к колебаниям потока тепловой энергии и возбуждает колебания
температуры зерна. В связи с этим возникла необходимость дополнительного изучения динамики процессов, протекающих
в рабочих камерах сушилок, оснащенных системой стабилизации температуры теплоносителя.
Изменение аэродинамических характеристик зернового слоя в процессе сушки сказывается на изменении температуры
зерна, как в отдельных зонах сушильной камеры, так и по ее высоте [2, 8 - 14]. На рис. 1 показаны зависимости температуры
зерна θЗ от его влагосодержания W и скорости перемещения V. Видно, что влияние переменных W и V на температуру зерна
в различных зонах по высоте камеры сушки различно. На уровне 2-го, 4-го и 6-го ряда коробов с увеличением W температура
зерна увеличивается (рис. 1, а), а на уровне 10-го, 12-го и 15-го ряда происходит её понижение.
Это связано с одновременным протеканием двух процессов: изменением аэродинамического сопротивления слоя по мере
высыхания и постепенным перераспределением составляющих теплового баланса. Так увеличение влагосодержания W приводит к увеличению размеров зерновок (вследствие набухания), что вызывает увеличение пористости слоя, и сопровождается снижением его аэродинамического сопротивления. Это ведет к автоматическому увеличению подачи теплоносителя
и обусловливает пропорциональное увеличение количества теплоты подводимой к зерну. В связи с этим повышается его
температура в начальных зонах камеры сушки (рис. 1, а).
Technical sciences
Processes and machines in agro-engineering systems
По мере снижения влагосодержания W в нижних зонах меняется характер изменения температуры зерна. На процесс
перераспределения потоков газа накладывается процесс перераспределения составляющих теплового баланса. Доля теплоты, затрачиваемая на испарение из зерна влаги, уменьшается, но за счет этого прирастает составляющая, затрачиваемая на
его нагрев, поэтому температура зерна интенсивно увеличивается.
Еще более заметное влияние на температуру зерна θЗ оказывает изменение скорости перемещения слоя V. Из протекания
зависимостей (рис. 1, б) видно, что с увеличением V монотонно возрастает θЗ на уровне 8-го и 12-го ряда коробов. Это объясняется непрерывным увеличением работы сил трения между зерновками и уменьшением вследствие этого аэродинамического сопротивления слоя, что ведет к автоматическому увеличению подачи теплоносителя и теплоты в зерновой слой и, как
следствие, к повышению его температуры.
На уровне 2-го и 4-го ряда коробов картина качественно иная, поскольку доминирующее влияние на нагрев зерна здесь
оказывает тепловая инерционность слоя.
В нижних зонах камеры сушки (15-й ряд коробов) при малом влагосодержании зерна его нагрев протекает с доминирующим влиянием процесса перераспределения составляющих теплового баланса. Доля теплоты на испарение влаги сокращается, но за счет этого возрастают затраты теплоты на нагрев зерна, поэтому его температура интенсивно повышается.
Изменение коэффициентов передачи по каналам преобразования сигналов W – θЗ и V – θЗ (рис. 2) также подтверждает
нелинейный характер влияния переменных W и V на температуру зерна θЗ. Их значения имеют знакопеременный характер
изменения по высоте камеры сушки, чем объясняется то, что в одних зонах изменение переменных W и V может вызывать
положительные приращения температуры зерна, а в других отрицательные, причем значения коэффициентов изменяются не
только по высоте камеры, но и зависят от значений самих переменных W и V.
Наибольших значений коэффициенты передачи достигают в нижнем горизонтальном сечении камеры сушки (15-й ряд
коробов), чем подтверждается то, что в этой зоне наблюдаются наибольшие и наиболее опасные приращения температуры
зерна. Из анализа абсолютных значений коэффициентов следует, что наиболее опасными являются режимы сушки зерна при
низких значениях W и V.
Рис. 2. Изменение коэффициентов передачи по высоте камеры сушки в зависимости от начального
влагосодержания зерна (а) и скорости его перемещения (б)
Это подтверждается также зависимостями, приведенными на рис. 3. Из их протекания видно, что нелинейный и знакопеременный характер влияния переменных W и V на температуру зерна наблюдается не только по высоте камеры сушки, но и
в ее отдельных зонах, а наибольшие значения температуры θЗ соответствуют наименьшим значениям W и V.
Характерной особенностью протекания зависимостей (рис. 1, 2 и 3) является то, что при высоких значениях влагосодержания (22% и выше) положительные приращения переменных W и V ведут к положительным приращениям температуры
зерна в камере сушки. Это можно объяснить только влиянием изменчивости аэродинамических характеристик подвижного
зернового слоя при стабилизированной температуре теплоносителя.
62
Technical sciences
Реакции изменения температуры зерна на скачкообразное приращение скорости перемещения зернового слоя представлены на рис. 4. Особенностью их протекания является кратковременное интенсивное повышение температуры зерна в начале переходного процесса. Это объясняется скачкообразным уменьшением аэродинамического сопротивления зернового
слоя, что ведет к автоматическому увеличению подачи теплоносителя и теплоты в камеру сушки. Вследствие этого температура зерна возрастает. Превышение температуры ΔθЗ может достичь 2 – 8°С и стать опасным для качественных показателей
зерна. Причем большие значения ΔθЗ соответствуют большим значениям переменных W и V. На втором этапе переходного
процесса заметную роль начинают оказывать более инерционные процессы тепло- и массопереноса, поэтому с увеличением
влагосодержания зерна его температура постепенно понижается.
При высоких влажностях (W > 24%) установившаяся температура зерна в конце переходного процесса может быть выше
начальной, а при меньших (W < 22%) – ниже. Это является следствием нелинейности статических характеристик камеры
сушки (рис. 2 и 3). Неоднозначные приращения температуры зерна при изменении скорости перемещения слоя V свидетельствует о невозможности использования экспозиции сушки для управления его температурой.
Динамические свойства камеры сушки для учета особенностей протекания переходных процессов по каналу преобразования сигналов V – θЗ могут быть аппроксимированы уравнением динамического звена третьего порядка [12 - 14].
Рис. 4. Переходные процессы на выходе камеры сушки, возбужденные изменением скорости перемещения V зернового слоя при температуре теплоносителя θТ = 100⁰С
63
Processes and machines in agro-engineering systems
Рис. 3. Изменение температуры зерна на выходе камеры сушки в зависимости от его начального влагосодержания
(а) и скорости перемещения (б) при постоянной температуре теплоносителя
Technical sciences
Возможные отклонения температуры зерна по высоте камеры сушки, вызванные колебаниями его начального влагосодержания и скорости перемещения, представлены в таблице. Из таблицы следует, что стабилизация температуры теплоносителя не обеспечивает стабилизацию температуры зерна и не исключает возможности его перегрева.
Таблица 1.
Отклонения температуры зерна, вызванные изменением его начального влагосодержания и скорости
перемещения, в сушилке СЗШ–8 с системой стабилизации температуры теплоносителя
Интервал отклонения температуры зерна, °С
Интервал
Варьируемый фактор
4-й
ряд
6-й
ряд
8-й ряд
10-й ряд
12-й ряд
15-й ряд
изменения
коробов
коробов
коробов
коробов
коробов
коробов
Влагосодержание, %
14 – 30
4,83
4,78
3,75
8,34
13,88
19,66
Скорость перемещения,
2–8
7,28
6,49
7,26
8,51
9,12
15,44
мм/с
Processes and machines in agro-engineering systems
Отмеченный характер изменения статических и динамических характеристик сушилок указывает на недостатки применения систем стабилизации температуры теплоносителя, так как стабилизация температуры при возможных колебаниях
его подачи ведет к колебаниям количества теплоты подводимой к зерну и не способствует стабилизации тепловых режимов.
Наиболее целесообразным для повышения стабильности тепловых режимов является реализация принципа стабилизации
количества теплоты подаваемой в сушильную камеру (патент RU 2135917) [15].
Построение такой системы может быть реализовано в соответствии со схемой, показанной на рис. 5. Она содержит камеру сушки 1, в которой скорость перемещения зерна регулируется устройством 2. Теплоноситель, нагретый в теплогенераторе
3, подается в камеру сушки через диффузор 4, а удаляется из нее вентилятором через диффузор 5. Регулирование температуры теплоносителя осуществляется регулирующим органом 6, а скорости газа в зерновом слое – регулирующим органом 7.
Система контроля температуры зерна включает датчик 8, задатчик 9, элемент сравнения 10 и устройство сигнализации 11.
Рис. 5. Структурная функциональная схема системы стабилизации подачи теплоты в камеру сушки
(обозначения в тексте):
– направление движения зерна;
– направление движения теплоносителя
Для стабилизации подачи теплоты в камеру сушки система оснащена двумя независимыми контурами: контуром регулирования температуры и контуром регулирования скорости теплоносителя. Каждый из контуров содержит датчик 12 (13), задатчик 14 (15) и элемент сравнения 16 (17), который через регулирующий прибор 18 (19) соединен с регулирующим органом,
соответственно, температуры 6 или скорости газа 7.
Работа контуров обеспечивает одновременную стабилизацию температуры и массовой подачи теплоносителя в камеру
сушки, чем обеспечивается стабилизация подачи теплоты. Использование системы позволяет исключить колебания потока
теплоносителя, а, следовательно, и теплоты на входе в камеру сушки и осуществить регулирование тепловых режимов в ней
с меньшей погрешностью, чем достигается лучшее качество выполнения рабочего процесса.
Литература:
1. Колесов Л.В., Андрианов Н.М. Исследование средств управления температурой теплоносителя топочного агрегата //
Техника в сельском хозяйстве. 1988. № 1.
2. Андрианов Н.М. и др. Регулирование тепловых режимов в сушилках с гравитационным движущимся слоем // Тракторы и сельхозмашины. 2014. № 4.
3. Андрианов Н.М. Оптимизация структуры потоков газа и теплоты в шахтных зерносушилках // Хранение и переработка
зерна. 2010. № 11.
4. Андрианов Н.М., Николаенок А.В. Совершенствование системы распределения газа шахтных зерносушилок // Вестник Новгородского государственного университета. 2013. № 71. Т. 2.
5. Андрианов Н.М. и др. Оптимизация структуры потоков газа и теплоты в шахтных зерносушилках // Наукові праці
Одеської національної академії харчових технологій. Міністерство освіти і науки України. – Одеса: 2010. – Вип. 38. – Том. 1.
6. Андрианов Н.М. и др. Оптимизация системы распределения теплоносителя шахтных зерносушилок // Известия СанктПетербургского государственного аграрного университета. 2008. №10.
7. Андрианов Н.М. Как улучшить сушку зерна // Сельский механизатор. 2008. № 9.
64
Technical sciences
8. Андрианов Н.М. Совершенствование технологического процесса в шахтной зерносушилке // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2004. № 7.
9. Андрианов Н.М. Повышение эффективности функционирования зерновых сушилок // Современные наукоемкие технологии. 2004. № 2.
10. Андрианов Н.М. Особенности работы зерновых сушилок // Техника в сельском хозяйстве. 2006. № 4.
11. Колесов Л.В., Андрианов Н.М. Исследование шахтной зерносушилки в условиях нормального функционирования //
Сб. научных трудов ЛГАУ “Интенсификация технологических процессов в растениеводстве”. Л., 1991.
12. Колесов Л.В., Андрианов Н.М. Экспериментальное обоснование совершенствования процесса сушки в шахтных зерносушилках // Сб. научных трудов ЛСХИ «Методы и средства интенсификации технологических процессов на базе микроэлектроники». Л., 1990.
13. Андрианов Н.М. Исследование шахтной зерносушилки как объекта управления // Успехи современного естествознания. 2004. № 9.
14. Андрианов Н.М. Математическая модель сушильной камеры зерновых сушилок // Успехи современного естествознания. 2003. №11.
15. Патент RU 2135917 Способ автоматического регулирования процесса сушки зерна и устройство для его осуществления / Н.М. Андрианов и др. Бюл. №24. от 27.08.99.
ХЛОПКОУБОРОЧНАЯ МАШИНА XXI ВЕКА – ТАГАЕВА
Тагаев Х., ст. преподаватель, д-р Международной Научной Академии Аntigue World,
директор научного центра Академии, проф.
Джизакский государственный педагогический институт, Узбекистан
Участник конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
Данная работа относится к совершенствованию конструкции хлопкоуборочной машины КЕЕС-2022 американского
производства. Недостатком является сложность конструкции аппарата и шпинделей, то есть, привод каждого шпинделя
осуществляется с помощью конической зубчатой пары (1152 штук) через кассету, установленную на барабане аппарата.
Шпиндели изготовлены вместе с коническим зубчатым колесом кассеты, в корпусе которого находится вал с коническими
зубчатыми колесами для привода шпинделей. Все это не только усложняет конструкцию, увеличивает вес уборочного аппарата, но и повышает расходы на его изготовление, ремонт и технический уход при эксплуатации.
Шпиндель имеет конический целый стержень с нарезанным на его поверхности зубчиками, изготовленный заодно с зубчатым колесом. Недостатком является небольшой срок работы и трудоемкость ремонта зубьев шпинделей. Небольшой срок
работы объясняется тем, что боковые ветви хлопчатника расположены относительно центральной ветви под углом и имеют
форму конуса а после чеканки ЧВХ-4 усеченного конуса (Рис.1). Из-за этого горизонтально расположенные на барабане
шпиндели при сборе одного гектара задеваются (ударяются) около 1 450 000 раза на боковых кустов хлопчатника (Рис.2).
Рис. 1.
Рис. 2.
Это не только приводит к быстрому износу зубьев шпинделей, но и дает к нагрузку двигателя, который требует больше
мощности и соответственно расхода топлива. Также, верхние шпиндели, из-за цилиндрического барабана, не доходят до
конца верхней ветви хлопчатника и снижают полноту сбора при уборке.
Поставлена задача по упрощению конструкции привода шпинделя хлопкоуборочного аппарата КЕЕС-2022 и, уменьшению
расходов на изготовление его деталей и эксплуатации. Также, упрощение конструкции шпинделя, то есть в место целого шпинделя
нарезанными зубьями применен составной шпиндель с сменными зубьями работающий без особого ремонта 3-4 сезона.
65
Processes and machines in agro-engineering systems
В статье рассматриваются вопросы упрощения конструкции хлопкоуборочного аппарата и шпинделя. Предлагается
конструкция нового хлопкоуборочного аппарата оснащенного усечено-коническим барабаном и с наклонно расположенными в нём шпинделями, связанными приводом клиноременной колодкой. Также приводятся конструкции неремонтируемого
шпинделя.
Ключевые слова: конструкция, аппарат, шпиндель, барабан, клиноременная колодка, наклон, упрощение.
Author of this article considers matters of simplification of mechanical cotton harvesters and their spindles construction. Author
offers the construction of new cotton harvesters with a topped conic reel and with slanted spindles connected with a wedge-belt shoe.
An unmendable spindle construction is also presented in this article.
Keywords: construction, machine, spindle, reel, V-belt block, tilt, simplification.
Technical sciences
Данная задача решалась с помощью барабана хлопкоуборочного аппарата усечено-конусной формы, в котором на месте
конической зубчатой передачи размещены клиноременные колодки вогнутой, дугообразной формы, для плавного движения
приводных роликов шпинделей. Данные шпиндели являются неремонтируемыми, т.к. на их роликах (как у вертикально
шпиндельних) расположены сменные двухсторонние зубья.
Сущность предлагаемого аппарата поясняется чертежами где: на рис. 3 схематически изображен предлагаемый хлопкоуборочный аппарат; на рис. 4 - вид аппарата сбоку (с разрезом); на рис. 5 - вид аппарата сверху с частичным разрезом; на рис.
6 - технологическая схема работы одной пары барабана.
Хлопкоуборочный аппарат содержит (рис. 3) усечено-конусовидный барабан (1), наклонно расположенные по его окружности шпиндели (2), съемник (3), приемную камеру (4).
Шпиндели (2) установлены на барабане (1) на вертикальных стойках 5, выполненных по его окружности (рис. 4). На наклонных стойках (5) сверху установлен верхний диск (6), а
Processes and machines in agro-engineering systems
Рис. 3.
Рис. 4.
Рис. 5.
66
Technical sciences
снизу - нижний диск (7) с помощью болтов (8) с прокладками (9). Для вращения барабана (1) вместе с верхним
диском (6) на него закреплено цилиндрическое зубчатое колесо (10) по средством болтовых соединений (11). Барабан (1) установлен на неподвижной жесткой вертикальной оси (12) с помощью верхних (13) и нижних (14) подшипников качения. Для предотвращения осевого перемещения барабана (1), с нижней части подшипника (14), жестко
установлен хомутовый упор (15), для этого на оси (12) выполнена круговая канавка (16) (см. вид - А).
На оси (12) по вертикали в двух рядах выполнены правые (17) (в зоне сбора хлопка) и левые (18) (в зоне съема
хлопка) секторообразные пластинки из пружинной стали. Оба ряда секторообразных пластинок (17 и 18) снабжены
клиноременными колодками (19 и 20) для привода роликов (21) шпинделей (2), причем для вращения шпинделей (2) в
противоположном направлении относительно вращения барабана в рабочей зоне размещены клиноременные колодки
(19) на правых секторообразных пластинках (17) на нижней поверхности, а для обратного вращения шпинделей (2) в
зоне съема хлопка клиноременные колодки (20) на левых секторообразных пластинках (18) установлены на верхней
поверхности. Для обеспечения надежности конструкции секторообразные пластинки (17 и 18) соответственно сверху
(22) и снизу (23) снабжены треугольными упорами.
Предлагаемый хлопкоуборочный аппарат работает следующим образом:
При движении машины по полю кусты обрабатываемых рядков хлопчатника направляются кустонаправителями в
рабочую зону аппарата, при этом приводные ролики (21) шпинделей (2), проходя через клиноременную колодку (19),
установленную в нижней части правой секторообразной пластинки (17), вращаются в сторону, противоположную направлению вращения барабана (1), и, захватывая зубчатой поверхностью хлопок из раскрытых коробочек, наматывают
его на себя. После этого барабан (1) выводит шпиндели (2) с захваченным хлопком из рабочей зоны обработки куста и
подводит к щеточным съемникам (3). Перед встречей со съемником (3) шпиндели (2), проходя через клиноременную
колодку (20), установленную на верхней поверхности левой секторообразной пластинки (18), изменяют свое вращение в обратном направлении, при этом происходит разматывание хлопка с зубьев шпинделей (1), и съемник (3), легко
снимая его со шпинделей (2), без намачивания подает в приемную камеру (4). Далее по воздуховодам и вентиляторам
хлопок подается в бункер машины.
Горизонтальный шпиндель (1) (Рис.7) состоит из приводного ролика (2), полого цилиндрического стержня (3),
сменных зубчатых планок (4) Z-образной формы профиля с зубьями наружными (5) и внутренними (6), причем зубья
выполнены на обоих концах профиля.
В нижний конец стержня (3) шпинделя (1) изнутри запрессован сепаратор (7) с резьбовым отверстием (8) для крепления ограничительного упора (9) с шурупом (10). Ограничительный упор (9) выполнен конусообразной формы и
имеет отверстие (11) для крепления шурупа (10).
Горизонтальный шпиндель используется следующим образом:
При случайной поломки в работе на поле или изнашивании наружных зубьев (5) отвинчивают шуруп (10) и снимают конусообразный ограничительный упор (9). Вытаскивают зубчатую планку (4), поворачивают на 180° и вставляют
на прежнее место. При этом внутренние зубья (6) занимают рабочее положение, становясь наружными, после этого
ограничительный упор (9) закрепляют завинчиванием шурупа (10) до упора. Таким образом, сменные зубчатые планки
служат для без особого ремонта.
Предлагаемой шпиндель позволит устранить все сложные и трудоемкие работы, связанные с ремонтом его зубьев
(снятие шпинделей с барабана, погрузка на транспортное средство, перевозка в специальную ремонтную мастерскую,
разгрузка с транспортного средства, доставка к месту ремонта, ремонт на специальных установках, послеремонтная
погрузка на транспортное средство, доставка к месту сборки, сборка и регулировка).
67
Processes and machines in agro-engineering systems
Рис. 6.
Technical sciences
Использование предлагаемого шпинделя резко снижает затраты на ремонт зубьев шпинделей и сокращает время их ремонта. Кроме того, ремонт шпинделей может произвести механик-водитель в любых полевых условиях без дополнительных
установок или приспособлений (имея всего одну отвертку и необходимый запас зубчатой планки).
Для предлагаемой конструкции получено 6 патентов на изобретение:
1. Росспатент №2021674, «Система мойки шпинделей уборочного аппарата хлопкоуборочных машин». Страна Узбекистан Авторы: Тагаев Х. и др. 30 октября 1994г.;
2. Патент Узбекистан № IDP 04830 «Горизонтально-шпиндельный хлопкоуборочный аппарат», Тагаев Х. и др. 09.08.2001г.;
3. Патент Узбекистан № IDP 04831 «Горизонтальный-шпиндель», Тагаев Х и др. 09.08.2001г.;
4. Патент Узбекистан № IDP 05070 «Горизонтально-шпиндельный хлопкоуборочный аппарат», Тагаев Х. и др. 11.03.2002г.;
5. Патент Узбекистан, № IАP 02962 «Горизонтально-шпиндельный хлопкоуборочный аппарат», Тагаев Х. и др.
30.12.2005г.;
6. Патент Узбекистан, № IАP 03318 «Горизонтальный шпиндель», Тагаев Х. и др. 26.03.2007г.;
В заключении можно сказать, что по всей истории хлопкоуборочных машин до сегодняшнего дня по расположению
шпинделей на барабане были горизонтально–шпиндельные и вертикально-шпиндельные с ремонтируемыми шпинделями,
а по конструкции барана были только цилиндрические, в отличие от них нами предлагается совершенно новый хлопкоуборочный аппарат, оснащенный усечено-конусовидным барабаном и установленный в нем неремонтируемый шпиндель с
приводом клиноременной передачи. Причем, шпиндели на барабане расположены не горизонтально, и не вертикально (по
Розенблюме), а под углом (угол наклона равно к углу боковых ветвей хлопчатника относительно центральную стеблю), который обеспечивает предотвращения излишние задевания (удара) зубьев шпинделей и, соответственно, разрыва волокна на
1 450 000 раза при сборе одного гектара.
БЕЗОПАСНОСТЬ РАЗВИТИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
Safety of human activity
Клюйков Р.С., аспирант
Клюйков С.Ф., инженер
Приазовский государственный технический университет, Украина
Участники конференции,
Национального первенства по научной аналитике,
Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике
В деятельности Человека выделена инженерия, её этапы, строго совпадающие со ступенчатым развитием Идеальной
математики Платона и общественно-экономическими формациями Маркса от начала времён до Мирового Разума.
Следование идеалам Платона гарантирует прогресс. Незнание Идеальной математики обрекает любое творчество
опираться на интуицию. Возможные при этом отклонения инженерных решений от идеалов – причина всех проблем и
кризисов безопасного развития Человечества.
Ключевые слова: инженерная деятельность, этапы, Идеальная математика, операции.
Engineering was singled out from the sphere of human activity, with its stages, strictly coinciding with staged development of
68
Technical sciences
Ведение. Деятельность Человека во все времена определялась инженерией. Именно онавсе когда-либо придуманные
сказки, обязательно превращала в быль, в удивительно искусные вещи, процессы и явления, из которых одни уже давно
созданы, другие делают сейчас либо уж точно будут сотворены Вами в будущем и дадут повод сложить новые сказки, которые тоже претворят в жизнь. И так – бесконечно!
Существует Природа в виде бесконечных процессов и преобразований энергии. Человечество пользуется результатами
инженерной деятельности для преобразования Природы. Изменённая Природа ставит новые вопросы и проблемы перед
Человечеством, которые опять же инженеры решают во благо всего Человечества и сохранения Природы. И этот процесс
(Хочется верить!) – бесконечен.
Инженерная деятельность пережила несколько этапов – заметных резких скачков в развитии. Содержание этапов и время их
возникновения – предмет спора философов. Маркс [1, с.554] выделяеттолько один этап: при капитализме инженерная деятельность
заняла промежуточное место между технической деятельностью и наукой.Ленин [2, с.543-544] выделил уже три «основные формы
промышленности»: «мелкое товарное производство; мануфактура; крупная машинная индустрия». Современные учебники
связывают инженерную деятельность с четырьмя, семьюи болееэтапами развития человеческого общества.
Столь нечёткие представления об этапах вызваны расплывчатостью основногопонятия – инженер. Инженеры – те,
кто планирует, выдумывает и управляет процессом создания любого искусственного объекта (от каменного топора до
обнаружения внеземных цивилизаций). Такие люди были всегда, даже на самых ранних этапах человеческого общества.
Они накапливали и использовали знания. И только значимость и практическая эффективность этих знаний отличают
инженеров разных времен, а резкие скачки таких отличий – этапы инженерии – возникают из-за резкого возрастания этой
эффективности.
Цель исследования. Найдя причину и время резкого роста эффективности знаний, мы найдем, чётко и правильно
разграничим истинные этапы инженерной деятельности, уйдём от произвола в изучении её историик безопасному
развитию.
Исторический анализ. Предлагается новое разделение истории инженерии на этапы, каждый из которых – известен и
общепризнан. Новизна лишь в том, что разделение связывает их одной общей закономерностью – зависимостью истории
Человечества и инженерии от ступенчатого развития Идеальной математики Платона [3]. Кстати, в истории Человечества
Маркс совершенно правильно выделил первые пять этапов, назвав их - «общественно-экономическими формациями» (приведены далее в скобках).
1 этап – «Собиратели» (Первобытнообщинная).Ещё в седую древность (около 40 тысячелетий до н.э.) наши предки –
неандертальцы, совершили Революцию Познания, родив Человека современного типа – Homo sapiens, Человека Разумного,
который своим разумом выделился из окружающего дикого мира. Этот момент поэтично отображён в Библии (Бытие, гл.1 и
2) как первое грехопадение человека, мифом про Адама и Еву, Змея и Дерево Познания на шестой день сотворения мира
Главным Инженером «всех времён и народов» – Богом.
Первые разумные люди после изгнания из рая, чтобы выжить, применяли в качестве орудий длинные кости и рога
животных, делали отщепи и каменные рубила из кремневой гальки. Это были самые первые единицы, из которых повсеместно
на Земле начинала складываться инженерная деятельность. Первой, самой простой математической операцией Идеальной
математики – сложением – очень тяжело и медленно, веками происходило наращивание дополнительных единичных актов.
Самый длительный (около 30 тысячелетий) этап назовём «Собиратели», так как собирательство было основным видом его
деятельности.
2 этап – «Жрецы» (Азиатская).В конце мезолита (10 тысячелетий до н.э.) новой, более сложной математической
операцией 2 ступени Идеальной математики – умножениемпервобытные люди осуществили Земледельческую Революцию
постепенным переходом от собирательства к земледелию, от охоты к скотоводству. Египетские жрецы определили этот
момент истории «началом времён» и знаком для строительства пирамид, так как Сириус находился ближе всего к горизонту
и начинал своё восхождение вследствие циркуляции оси Земли в мировом пространстве с периодом 26 тысячелетий.
Библия тоже не оставила этот момент без внимания, драматично изобразив второе грехопадение человека – убийство пастуха
(собирателя) Авеля земледельцем Каином. В археологии этот этап инженерной деятельности выделяется как Неолитическая
Революция.
Религиозные лидеры, служители какого ни есть культа – жрецы, у всех народов возглавляли Познание, а порой – были
единственными его представителями. Быть или не быть инженерной деятельности в то время решали жрецы.
3 этап – «Древние греки» (Рабовладельческая). Жрецы с одной стороны способствовали Познанию, а с другой – резко
ограничивали его догмами, таинствами и слепой верой в Бога. Совершенно иная цивилизация, открывшая миру демократию,
распространившая свою культуру по всем берегам Средиземного, Черного и Азовского морей, а впоследствии – по всему
миру, называлась Древней Грецией. Именно древние грекисовершили революционный переворот в Познании – Революцию
самосознания: они осмелились возвысить до божественных высот разум человека. Греки первыми начали планомерно изучать загадочные явления Природы и постепенно создали учение об упорядоченной Природе. Раскрепощено пользуясь новой математической операцией 3 ступени Идеальной математики – сочетанием, древние греки вызвали всплеск инженерных
решений в науках, поэзии, театре, технике, строительстве, мореходстве, и во многом другом. Римляне, завоевав Грецию в I
веке до н.э., приняли от них эстафету в Познании и понесли дальше, в средние века.
4 этап – «Арабы+Возрождение» (Феодальная). В то же самое время арабы, завоевавшие в VII веке н.э. большую часть
цивилизованного мира – халифат от Индии до Атлантического океана, прилежно ознакомились с сочинениями античных
авторов, сохранили их в арабских переводах и новыми алгебраическими операциями 4 ступени Идеальной математики –
возведение в степень и извлечение корня – обогатили европейские науки оригинальными исследованиями. Крестовыми
походами, купеческими караванами и смелостью путешественников сохранённые античные и новые арабские знания
проникли в средневековую Европу и вызвали новую волну Познания в эпоху Возрождения (Реформации, Разума, Просвещения). Произошла Революция Знаний. В Европе вновь возродился греческий план математического построения Вселенной,
вновь стали искать и находить математические принципы Природы. Успехи в науке тут же привели к новым успехам в
инженерной деятельности.
5 этап – «Промышленная революция» (Капиталистическая). Законы Галилея проложили в Познании мост от
эмпирики вавилонян с египтянами к всемирной механике Ньютона. Законы Ньютона в физике, а также созданные им новые
69
Safety of human activity
Plato’s ideal mathematic and Marx’s social and economic formations from the beginning of times until the World’s Reason. Following
Plato’s ideals guarantees progress. Unawareness of mathematics makes any creative process depend upon intuition. Possible fluctuations from the ideals are likely to be the cause of all problems and crises of safe development of the Mankind.
Keywords: engineering activity, stages, Ideal mathematics, operations.
Safety of human activity
Technical sciences
математические операции 5 ступени Идеальной математики – дифференциальное и интегральное исчисления – позволили
точно описать всевозможные движения земных и небесных тел, и как бы открыли плотину, сдерживавшую дальнейшее
Познание и инженерную деятельность. Математика для всех стала очевидным источником фундаментальных истин.
Интегрированием свершилась Промышленная революция.
6 этап – Индустриальная революция (Техническая). Освоением новой операции 6 ступени Идеальной математики
– моделирования состояния, суммирующей много функций в одном числе, в конце XIX века еще больше увеличилось
производство машин, их усложнение, повышение производительности, мощности, скорости, надёжности. Это привело
к концентрации производства машин в определенных местах, к возникновению новой отрасли промышленности –
машиностроения, к созданию машин, строящих машины, все более сложные и точные. Операцией моделирования состояния
в конце XIX века была осуществлена Индустриальная революция – создание крупных производств, объединяющих много
мелких, связанных общей целью.
7 этап – «Научно-техническая революция» (Сциенцная). В 1904 г. Гильберт новой операцией 7 ступени Идеальной
математики – моделированием континуума – создает в математике понятие функционального пространства и основные
идеи функционального анализа, множества объектов, связанных едиными пространственными отношениями; сами
объекты представлялись функциями. Этой операцией изобретаются автоматизированные системы управления машинами,
предприятиями, отраслями и даже экономикой всего государства. Появляются социально-инженерные разработки,
инженерно-экономические методы, биотехнологии, первые алгоритмические языки программирования. Благодаря
большой гибкости из-за слабой типизации, языки объектно-ориентированного программирования не только свободно
моделировали имеющиеся математические решения, но и позволяли (легко перестраиваясь) создавать новые, неожиданные
решения. Так языки впервые на шаг обогнали МАТЕМАТИКУ! Последующие новые совершенствования языков
программирования создавали новые возможности математическим моделям, вовсе непредусмотренные средствами
обычной математики. Из ведомых МАТЕМАТИКОЙ языки стремительно становились ведущими МАТЕМАТИКУ!
8 этап – «Постиндустриальная революция» (Постиндустриальная). Около 1975 г. уже развитыми языками
функционального программирования (ML, OCaml, Erlang) создавались структуры большого количества разнообразных
данных, вычислений над ними и функций для их обработки. Так функциональные языки особыми протоколами связи
складываликонтинуумы (идеальные числа, смоделированные языками 7 ступени) в новое громадное идеальное число 8
ступени Идеальной математики — модель уровня.
В таком числе проявляется совершенно новое свойство математической модели — свобода выбора, которое обеспечивает
лёгкий доступ к огромному множеству самостоятельных объектов с сохранением высокого уровня их интерактивности.
9 этап – «Информационная революция (Информационная). Около 1992 года новым программированием языками
описания сценариев (Perl, TCL, Python, Rexx, UNIX shell) было изобретено новое уникальное понятие — класс, обобщающий
предыдущий базовый класс, наследующий его свойства, методы и обладающий дополнительными новыми свойствами
и методами. Готовая программа может генерировать новую программу и запускать ее исполнение в новых ситуациях, о
чем создатель программы и не помышлял. Что это? Язык программирования впервые обгоняет программиста? Это уже
не только свобода выбора, но и зарождающаяся независимость математической модели от её создателя! Такие сценарии
межуровневыми связями с критериямисоединяют всё более высокие уровни в новое идеальное число 9 ступени Идеальной
математики — модель развития модели.
10 этап – «Меритократическая революция» (Меритократическая). Последнее совершенствование программирования языками чисто функциональными (Miranda, Clean, Haskell), как и всегда, опирается на прочный математический
фундамент, так как реализует λ-исчисление на практике. Это подтверждает тесную и плодотворную связь языков программирования с математикой, их единство. Эти языки оснащены наиболее мощным на сегодня концептом программирования
— монадой, множеством данных разных типов, императивно связанных друг с другом определённой стратегией вычислений
по приоритетам под управлением единственной функции высшего порядка.Это создаёт следующее громадное идеальное
число 10 ступени Идеальной математики — модель вывода с новыми возможностями: свободного выбора приоритетного
направления развития по тем или иным критериям, заданным стратегией вычислений; самостоятельно реагировать на
внешние воздействия и приспосабливать своё поведение к этим изменениям. Можно решать слабо формализованные и вовсе
неформализованные задачи проблем искусственного интеллекта.
И это — далеко не последний этап. На следующем 11 этапе сформированные языками 10 ступени идеальные модели
вывода ещё более мощными нововведениями и новой парадигмой программирования сложатся вместе в новое идеальное
число (?) 11 ступени Идеальной математики, чтобы родить следующее новое свойство (?), так необходимое для решения следующих новых задач (?). А это обязательно приведёт к новому этапу развития инженерии. И так далее - до Мирового Разума!
Результаты. Прослеженная история – путь от хаоса к математическому порядку. И теория идеалов Платона – основа
этого процесса. Зародившись в далекой от нас древности, она не дала окончательных ответов на все вопросы Познания
(Платон чётко не представил идеалы ни в одном примере!), но явно содержала рациональное зерно. В своём развитии
Человечество до сих пор неосознанной интуицией находило и плодотворно использовало идеальные сущности Платона.
Идеальная математика[3] только собрала вместе найденные «эйдосы» Платона, довела до идеальной формы и облегчает
поиск новых.
Появление новых идеальных чисел каждой ступени, освоение массами новых операций над ними тут же вознаграждалось
лавиной новых оригинальных инженерных решений, открытий, изобретений – возникал ощутимый, видимый всем скачок
в прогрессе науки и техники и выделялся новый этап развития инженерии. Именно возможности соответствующих
идеальных чисел обеспечивали вначале и ограничивали в конце развитие и безопасность инженерии на каждом этапе!
Каждое идеальное число Идеальной математики – это революционный рывок в развитии инженерии, производительных сил,
уровня жизни и безопасности Человечества. Идеальное – безопасно! По Платону – «прекрасное».
Человечество всеми этапами стремится к мировому господству: 1 - простым заселением мирового пространства;
2,3,4 – покорением силой «уже заселённых» соседей с разными намерениями (совместным противостоянием угрозам
извне, совместным расширением более развитых цивилизаций, совместной защитой духовности внутри); 5 – совместным
производством; 6 – сложением военных сил; 7 – сложением научных сил; 8 - сложением экономических сил; 9 – сложением информационных сил; 10 - сложением высокотехнологичных сил. Начиная с 9 этапа, объединениям государств ставятся цели, уже недоступные отдельным государствам. Мировое господство становится всё более гуманным, исчезает не
только обещанный Марксом антагонизм классов, но и антагонизм наций, народов, между Человеком и Природой, между
Человечеством и другими мирами.
Предложенное данным сообщением «членение» человеческой деятельности основывается на истинной причине
изменений всего – Идеальная математика изначально заложена в ход истории идеей («программой»), осуществление которой
составляет её сокровенный смысл. Именно растущие возможности новых чисел и операций ступеней Идеальной математики,
70
Technical sciences
достигнутых Человечеством, неизбежно делали реальными «растущиежизненные потребности Человека». Но, так как эти
возможности возникали из ничего, ниоткуда, спонтанно, их приписывали, присваивали чему угодно, но никак не простому
сложению простых единиц Идеальной математики Платона [3].
Рукотворный мируже вырос до громадных размеров, и непременно будет расти в будущем инженерной деятельностью.
Однако её триумфальная эффективность и могущество не совсембезоблачны. Существующую инженерию постоянно
настигают проблемы роста! Сегодня внутри разросшегося её организма обозначились новые кризисы развития:
проектирование будущего без исследования последствий; диктат прошлых дорогостоящих технологий; отравление Природы
отходами интенсивной инженерной деятельности; деформация уже сложившейся картины мира и другое.
Причина проста. Незнание Идеальной математики Платона и её созидающего влияния на инженерию до сих пор
обрекает всю творческую деятельность Человечества опираться на призрачную интуицию, практически – на «авось»!
А при отклонениях в своём развитии от идеальных чисел Платона инженерная деятельность из послушного слуги вмиг
превращается в джина, выпущенного из кувшина – злого, неконтролируемого. Неидеальное – опасно!
Даже основная идея инженерной деятельности, сделавшая Человека властелином мира, требует коренных изменений,
нетерпящих отлагательств на потом и на «авось». Необходимо старую добрую идею «Всё для Человека!» во имя его же
будущей безопасности заменить новой, более общей «Всё для Человека и окружающего мира - ВСЕГО, дарованного нам
Богом»! Достигаться это будет опять же давним привычным и удобным инструментом - инженерной деятельностью (но - по
идеалам Платона)и её достижениями: информационной средой, глобальными сетями, базами данных и знаний, искусственным интеллектом, визуальными знаниями, передачей сознания и ещё более безумным будущим. Вооружившись знанием
Идеальной математики, опираясь на простое и чёткое её устройство, удобно изучать и безопасно обогащать историю любой
деятельности всего Человечества и мира в целом.
Учитесь ценить и множить Ваши приобретения любой деятельностью, в том числе и инженерной!«Не навреди!», будь
инженером!
Литература:
1. Маркс К. и Энгельс Ф. Полное собрание сочинений. Т.47.
2. Ленин В.И. Полное собрание сочинений.Т.3.
3. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Идеальная математика Платона. - Saarbrücken: LAPLAMBERT, 2013. – 134 с; https://www.
lap-publishing.com/catalog/details//store/gb/book/978-3-659-45724-1/Идеальная-математика-Платона.
ИСТОРИЯ, ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ РАЗЛИЧНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ПРЕДМЕТОВ
ТЕХНИКИ КАК СХЕМА ПРЕПОДАВАНИЯ В ВУЗАХ, НАПРИМЕР ЦИФРОВЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ НА
МАГНИТНОЙ ЛЕНТЕ ПО ПРЕДМЕТУ «ТЕХНИКА РЕГИСТРАЦИИ ИНФОРМАЦИИ»
Травников Е.Н., канд. техн. наук, гранд-конструктор ВПК СССР, доцент
Розоринов Г.Н., доктор техн. наук, проф.
Толюпа С.В. д-р техн. наук, проф.
Крючкова Л.П., канд. техн. наук, доцент
Государственный университет телекоммуникаций, Украина
Участники конференции,
Национального первенства по научной аналитике
В статье рассматриваются вопросы регистрации информации на базе цифровых накопителей на магнитной ленте, их
классификация и перспективы дальнейшего развития и применения.
Ключевые слова: информация и её регистрация.
The article deals with questions of information registration based on digital sores on tape, its classification as well as prospects
for further development and use.
Keywords: information, registration, digital, tape.
Введение
Если взять при преподавании в ВУЗах техники регистрации информации для каждого раздела, например,
электромагнитной записи, лазерно-оптической, кинотелевизионной и другой, то следует давать сначала историю, тенденции
и перспективы развития их, включающие краткую характеристику (введение), а потом подробно раскрывать разделы,
тогда для студентов будет ясно и откуда, что появилось и куда дальше оно идет. Мы не должны уподобиться «Иванам,
не помнящим свою историю». При этом у любознательных и неглупых возникает желание приложить свои знания для
решения многих перспективных направлений по этой специальности, в чем убедились авторы - преподаватели университета
телекоммуникаций г. Киева. Эта статья посвящена только одному вопросу, а именно, развитию цифровых накопителей на
магнитной ленте, а таких вопросов и разделов в преподаваемом предмете может быть множество.
История
Прошло уже 115 лет с того времени (1899), как датчанин Вольдемар Поульсен изобрел и запатентовал аппарат магнитной
записи, названный им Telegraphone. Несмотря на то, что запись на магнитную ленту (МЛ) была первой технологией, внедренной в компьютерную промышленность в 50-х годах ХХ века, быстро она стала развиваться лишь с 1980-х годов. Как
это ни парадоксально, но снижение стоимости жестких дисков и развитие конкурентных методов хранения информации
(магнитооптика, CD, DVD, Flash и т. п.), лишь стимулировало работу по совершенствованию накопителей на магнитной
ленте (НМЛ) и они по-прежнему остаются лучшим решением для хранения больших объемов данных [1].
71
Technical sciences - Open specialized section
С истории начиная, но новое вперед продвигая
Мы сможем смело открыть на земле ворота рая,
И память в истории о ярких делах своих сохранить,
Только так творцам науки-техники следует жить!
ЕНИТ, ХХ1 век
Technical sciences
Technical sciences - Open specialized section
Внедрение оптических и нанотехнологий в изготовление НМЛ позволило существенно улучшить их эксплуатационные
характеристики и укрепить свои позиции в иерархической структуре запоминающих устройств большой емкости.
Запись, которая используется в НМЛ, можно разделить на три вида:
1) наклонно-строчная запись (спиральная запись, helical scan);
2) продольная запись (линейная запись, linear);
3) продольно-серпантинная запись (серпантинная запись, linear serpentine);
Наклонно-строчная запись.
1950-е годы характеризовались резким подъемом мировой телевизионной промышленности. Ежегодно фиксировалось
десятикратное увеличение числа телевизоров. Существовавший в то время формат продольной магнитной записи на ленту хорошо подходил для записи звука, но совершенно не удовлетворял нужды видеоиндустрии. В 1953 г. американский
изобретатель Мастерсон получил патент на наклонно-строчную видеозапись, а японская фирма Тошиба выпустила
студийный видеомагнитофон на ленте шириной 50,8 мм.(рис.01, рис.02), потом в 60-70 г. японская фирма SONY начала
серийный выпуск катушечных бытовых видеомагнитофонов на МЛ 12,7 мм. (рис.03), а потом кассетных видеомагнитофонов
(рис.04), где строчки видеозаписи располагались наклонно под углом 6-150 к базовому краю ленты. Максимальный наклон
в наклонно-строчной записи может быть 450, что было применено в спутниковой аппаратуре специальной видеозаписи на
видеоленте шириной 50,8 мм. Лекции истории развития можно отдать полную пару или полупару в зависимости от объема
материала, но обязательно с предоставлением проспектов или «живых» промышленных образцов, помятую арабскую
поговорку «лучше один раз увидеть, чем семь раз услышать».
Наклонно-строчная запись обеспечивает, с одной стороны, высокую емкость, а с другой – низкую продольную скорость
движения ленты. Все устройства, реализующие этот формат, используют одинаковые по построению механизмы транспортирования МЛ. Однако они могут отличаться по типу и ширине МЛ, количеству и плотности размещения дорожек, особенностям механизма транспортирования ленты, а также по ряду других характеристик.
Наклонно-строчная запись на магнитной ленте (рис.1 ,а) .МЛ протягивается от подающей катушки к приемной,
частично охватывая цилиндрический барабан (обычно угол охвата составляет 90°), на котором смонтированы по две головки
записи и воспроизведения. Головки каждой пары располагаются напротив друг друга по диаметрам, пересекающимся под
углом 90°. Ось цилиндра наклонена по отношению к продольной оси ленты на угол . Сам цилиндр в зависимости от типа
устройства вращается с частотой от 2000 до 11500 об/мин. Лента движется со скоростью от 23,8 до 47,6 мм/с, однако поскольку одновременно записывается большое число дорожек, эффективная скорость достигает более 2,5 м/с.
Рис. 1. Наклонно-строчная запись на магнитной ленте и ее элементы
DAT/DDS
Появление аппаратов цифровой записи звука системы DAT (Digital Audio Tape) считается революцией в бытовой электронике, сродни появлению цветных телевизоров [2]. Технические требования к формату DAT были сформулированы Комитетом по изучению DAT, который заседал в июле 1985 г. в Японии. В Комитете обсуждались два формата записи. Один из
них, R-DAT, основывается на использовании вращающейся магнитной головки. Другой формат, который получил название
S-DAT, предусматривает использование многодорожечной неподвижной головки. В 1989 г. компаниями Hewlett-Packard и
72
Sony был разработан вариант формата R-DAT, названный DDS (Digital Data Storage), который позволял применять DAT для
записи данных на МЛ. В картриджах DDS используется МЛ той же ширины – 3,81 мм, однако для обеспечения длительного
и надежного хранения требования к ней были повышены.
Записываемые по диагонали короткие дорожки (их длина обычно в 8 раз превышает ширину ленты) содержат код
коррекции ошибок ECC (Error Correction Code). Вторая головка формирует дорожки под углом по отношению к первой
(головки наклонены под углами ), поэтому даже в случае перекрытия дорожек они могут быть правильно воспроизведены.
С помощью головки воспроизведения выполняется проверка записи, и в случае обнаружения ошибки производится перезапись.
Каталог файлов хранится в начале ленты или в специальном файле на жестком диске. При восстановлении данных
программа сначала полностью воспроизводит каталог, затем лента перематывается к нужному участку, и содержимое
поступает в буфер контроллера. Для проверки целостности данных контроллер использует CRC (Cyclic Redundancy Check)
- код. Если данные воспроизведены правильно, то содержимое буфера передается в системную память и записывается на
жесткий диск.
В настоящее время встречается четыре модификации этого формата – DDS-1, DDS-2, DDS-3 и DDS-4, отличающиеся
качеством магнитного покрытия ленты, ее длиной, скоростью транспортирования и плотностью записи данных, которая
определяется способом записи.
Модификации DDS-3 и DDS-4 используют способ записи PRML (Partial Response Maximum Likelihood), то есть способ
парциального кодирования и декодирования по методу максимального правдоподобия (по Витерби) [3]. Дополнительных
по отношению к DDS-3 16 ГБ сжатых данных в модификации DDS-4 удалось добиться за счет увеличения длины ленты и
уменьшения шага дорожек с 9,1 до 6,8 мкм. Однако развитие этого формата уже прекратилось. Например, компании HewlettPackard и Seagate отказались от разработки следующей версии – DDS-5.
Mammoth Tape
Формат записи на МЛ шириной 8 мм заимствован из видеотехники. В середине 80-х годов группа инженеров из Storage
Technology Corporation (STC) обратила внимание на то, что домашние видеосистемы содержат все необходимое для хранения данных. В 1985 г. они покинули STC и основали компанию Exabyte, с целью разработки НМЛ высокой емкости.
Работая совместно с Sony, производящей механические компоненты, Exabyte выпустила в 1987 г. первое устройство
наклонно-строчной записи для Unix-систем на 8-мм ленте. ленту и механизм ее транспортирования (рис. 1,б ). Это, в свою
очередь, позволило применять для записи более тонкие и чувствительные магнитные материалы, а именно, ленту типа AME
(Advanced Metal Evaporated), разработанную Sony специально для записи данных. В итоге удалось достичь 30-летнего срока
эксплуатации картриджа. Динамически очищаемые головки увеличили период чистки с 30 до 72 часов. НМЛ Mammoth-1
имеет по две диаметрально установленные головки воспроизведения и записи (рис.1,в), вмещает 20 ГБ несжатых данных и
обеспечивает скорость записи на ленту 3 MБ/с.
Более поздняя модификация НМЛ Mammoth-2 отличается улучшенной конструкцией блока вращающихся головок. На
нем установлены взаимно перпендикулярно две пары диаметрально размещенных головок воспроизведения и записи (рис.
1,г). При этом операции записи и воспроизведения (проверки данных) осуществляются одновременно. В случае обнаружения ошибки перезапись выполняется сразу с помощью второй пары головок. Это позволяет достичь суммарной скорости
передачи данных 12 MБ/с. Картридж вмещает 60 ГБ несжатых данных. Способ записи основан на модифицированном способе PRML. Устройства Mammoth-3, способны записывать 120 ГБ несжатых данных при скорости 18 MБ/с.
Аппараты AIT (Advanced Intelligent Tape) были разработана в 1996 г. компанией Sony с целью обеспечить поддержку
приложений, интенсивно оперирующих с большими объемами данных. Ряд нововведений, таких, как более прочная и тонкая
лента, улучшенный рабочий слой, новая технология головок и микросхема памяти, встроенная в картридж (MIC – MemoryIn-Cassette), позволили получить высокопроизводительное устройство большой емкости и с очень низкой частотой ошибок,
хорошо подходящее для ленточных библиотек и роботизированных хранилищ данных [4]. Для сжатия данных AIT использует
разработанную IBM технологию Advanced Lossless Data Compression (ALDC) – разновидность алгоритма LZ1 (Lempel-Ziv
1) в классе алгоритмов, впервые предложенных Абрахамом Лемпелем (Abraham Lempel) и Якобом Зивом (Jacob Ziv) в 1977
г.. Она обеспечивает сжатие данных с коэффициентом 2,6:1 против типичного 2:1 для других технологий. В MIC хранится
служебная информация, которая обычно размещается в первых сегментах ленты. Она включает в себя индексы, указывающие расположение файла на ленте, и поля данных, позволяющие приложениям записывать некоторую дополнительную
информацию. Поскольку устройство способно самостоятельно выявить месторасположение искомого файла, отпадает
необходимость воспроизводить идентификационные маркеры во время движения ленты. В результате поиск информации
ускоряется примерно в 150 раз по сравнению со скоростью записи-воспроизведения. Еще одна особенность AIT заключается
во встроенном механизме для очистки головок Active Head Cleaner, который включается только при появлении большого
количества ошибок. То есть, необходимость такой операции определяется самим устройством, а не его регламентом.
Объявленная Sony программа развития устройств семейства AIT предусматривала удвоение скорости передачи данных
и емкости каждые два года. Первые устройства AIT-1 появились в 1996 г. Они позволяли сохранять в одном картридже 25
ГБ несжатых данных и обеспечивали скорость записи 3 MБ/с. Второе поколение устройств – AIT-2 – запоздало и появилось
только через три года. Как и было обещано Sony, емкость картриджа и скорость записи удвоились. Это стало возможным
благодаря усовершенствованиям способа записи, схемы кодирования, конструкции лентопротяжного механизма и новой
технологии изготовления головок записи Hyper Metal Laminate. Новые головки обеспечили более высокий уровень сигнала,
что позволило на 50% повысить плотность записи. Емкость MIC была увеличена вдвое (64 KБ), а c помощью дополнительной
информации среднее время доступа сократилось до 20 с по сравнению со 100 с для других технологий.
Емкость картриджа устройств третьего поколения –AIT-3 – составляет 100 ГБ несжатых (260 ГБ сжатых) данных, а
скорость записи – 12 MБ/с (31 MБ/с) (рис. 1,д). Удвоение скорости передачи достигается за счет увеличения числа каналов
до четырех. Устройство поддерживает интерфейс Ultra SCSI 160.
НМЛ AIT-4 имеет увеличенные на 100% объём и скорость записи. Это стало возможным, в частности, благодаря
использованию магниторезистивных головок, которые позволили довести толщину дорожки записи до 2,75 мкм.
Компания Hewlett-Packard производит НМЛ — AIT 35 (4/8* МБ/с, 35/70* ГБ), AIT 50 (6/12* МБ/с, 50/100* ГБ) и AIT 100
(12/24* МБ/с, 100/200* ГБ). Носитель — картридж AIT 95х63х15 мм, старшие модели могут воспроизводить и записывать
картриджи младших моделей. В планах Sony — выпуск устройств AIT-5 (48/96* МБ/с, 400/800* ГБ) и AIT-6 (96/192* МБ/с,
800/1600* ГБ). Кроме того, Sony разработала новый НМЛ Super-AIT и заявила о намерении производить НМЛ SAIT-1
(30/60* МБ/с, 500/1000* ГБ), SAIT-2 (60/120* МБ/сек, 1/2* ТБ), SAIT-3 (120/240* МБ/сек, 2/4* ТБ) и SAIT-4 (240/480* МБ/
сек, 4/8* ТБ).
VXA. В связи с жесткой конкуренцией в сфере запоминающих устройств большой емкости НМЛ должны обеспе-
73
Technical sciences - Open specialized section
Technical sciences
Technical sciences - Open specialized section
Technical sciences
чивать более высокие надежность, производительность и емкость при меньшей цене. Именно этими соображениями
руководствовались основатели корпорации Ecrix, создавая фактически с нуля новый формат хранения данных на ленте (1999
г.), который позволил бы устранить стоимостные ограничения и невысокую надежность ленточных устройств.
В НМЛ с линейной или наклонно-строчной записью применяется так называемый потоковый метод (streaming). В
потоковых НМЛ дорожки, содержащие тысячи байт данных, воспроизводятся за один проход воспроизводящей головки В процессе потоковой записи необходимо точно отслеживать положение ленты относительно привода, чтобы головка
была точно ориентирована по отношению к дорожке, при этом скорость перемещения ленты должна быть постоянной.
Чтобы обеспечить совмещение магнитной головки и дорожки данных на ленте, необходимы прецизионные механизмы
транспортирования и жесткий контроль за положением ленты. Это снижает надежность и повышает стоимость устройства,
Помимо этого, потоковые НМЛ рассчитаны на постоянные скорость ленты и передачи данных. Однако в действительности
данные редко принимаются или передаются на строго определенной и неизменной скорости. Дело в том, что, как правило,
они пересылаются неравномерно, и в результате скорость передачи становится нестабильной. При каждом перерыве в
потоке данных НМЛ останавливает ленту, отматывает ее назад, снова разгоняет до номинальной скорости и только после
этого продолжает воспроизведение или запись данных. Эта последовательность операций называется обратным захватом
(backhitching). Такая ситуация складывается, когда скорость поступления данных из базовой системы ниже быстродействия
записывающего механизма. Есть много причин, которые не позволяют предоставлять НМЛ данные на скорости, в точности
соответствующей его номинальному быстродействию. Вот лишь некоторые из них: перегрузка сети или загруженность процессора, мешающая поддержке соответствующей скорости доставки данных. В этом случае НМЛ опустошает буфер записи
и останавливается, ожидая поступления новых данных. Если затем начать запись с текущего места, без обратного захвата, на
ленте останется пустое пространство, не содержащее данных, - участок, промотанный вхолостую для разгона до номинальной скорости. В итоге лента будет расходоваться очень неэкономно.
Частые захваты существенно снижают производительность передачи данных и увеличивают время резервного
копирования и восстановления при сбоях. Кроме того, такой процесс существенно снижает надежность хранения данных,
так как резкие изменения направления движения ленты ускоряют ее износ. Истертые ленты сокращают время службы
магнитных головок и становятся источником частиц и пыли, которые, в свою очередь, ускоряют износ механизма НМЛ.
Производительность потоковых НМЛ зависит от геометрии дорожек с данными: от их формы по длине носителя, от угла
между дорожками и краем ленты, а также от расстояния от дорожек до края ленты. Дорожка может легко искривиться из-за
деформации ленты, поскольку она представляет собой чрезвычайно длинную полосу намагниченного материала, несущего
данные и расположенного на тонкой полимерной основе. Если дорожка искривлена или ее угол отличается от угла следа
воспроизводящей головки, то возникают ошибки воспроизведения данных. Существует множество причин, по которым
геометрия дорожки может сильно измениться. В обычных условиях наклон или изгиб дорожек вызывается флуктуациями
температуры, влажности и натяжения в лентопротяжном механизме, а также износом и накопленными частицами.
Изменения в геометрии дорожек - не единственный фактор, влияющий на принципиальную возможность воспроизведения
лент. Хорошо известно, что различия в конструкции механизмов НМЛ иногда не позволяют воспроизводить данные с
аналогичной ленты, записанной на другом устройстве. Сложность конструкции и очень узкие рамки допустимых отклонений
существенно влияют на совместимость записи на идентичных накопителях. В процессе работы и с течением времени
ориентация головок может измениться, что также снижает надежность длительного хранения данных и совместимость лент.
В формате записи VXA (Variable-Speed Architecture) данные воспроизводятся и записываются пакетами. Это наиболее
надежный и простой способ передачи данных, заимствованный из телекоммуникаций. Кроме того, формат VXA предусматривает многократное сканирование записанных данных в процессе их воспроизведения. НМЛ формата VXA подстраивается под реальную скорость передачи данных, что устраняет операции обратного захвата. Таким образом, исключаются
факторы, приводящие к задержкам записи-воспроизведения, а также преждевременному износу ленты и механизмов. Такая
конструкция НМЛ проще и значительно дешевле, чем конструкция потоковых устройств.
В формате VXA впервые объединены дискретный пакетный формат DPF (Discrete Packet Format), работа на разных скоростях VSO (Variable Speed Operation) и многократное сканирование OSO (Over Scan Operation).
Перед записью на ленту последовательности данных разбиваются на небольшие части, или пакеты. При этом применяются
оригинальные алгоритмы воспроизведения после записи, чтобы удостовериться, что данные действительно записаны на
ленту. Пакет данных состоит из 64 байт пользовательских данных, маркера синхронизации, информации об уникальном
адресе, циклического избыточного кода CRC и кода исправления ошибок ECC. Каждая дорожка на ленте содержит 387
пакетов данных, которые записываются и воспроизводятся с применением специального буферного сегмента. В процессе
воспроизведения все четыре головки сканируют ленту и воспроизведенные ими пакеты данных передаются в буферный
сегмент (рис.2).
Рис. 2. Схема восстановления пакетов данных с МЛ.
74
Technical sciences
Рис. 3. Схемы режимов работы потокового и VXA НМЛ
Благодаря режиму так называемой мягкой остановки при переходе в режим готовности в НМЛ VXA снижается износ МЛ.
В потоковых НМЛ лента останавливается, отматывается назад, снова останавливается, а затем разгоняется до номинальной
скорости.
НМЛ VXA, напротив, не изменяет направление движения МЛ. Лента останавливается, ожидает поступления очередных
данных, затем начинает движение, а запись осуществляется с того места, где произошла остановка.
Многократное сканирование (OSO) устраняет ставшую неизбежной для ленточных механизмов необходимость
совмещения дорожек и головок. Для нормальной записи или воспроизведения данных в потоковых устройствах на МЛ
требуется обеспечить постоянную скорость ленты относительно головок в механизмах линейной записи или фиксированный
угол дорожек в устройствах наклонно-строчной записи.
При замедлении МЛ отдельные ее части воспроизводятся несколько раз. Многократное сканирование позволяет
неоднократно воспроизводить МЛ с физическими повреждениями, такими, как нарушение угла наклона дорожки или дефект
рабочего слоя МЛ, и восстанавливать данные с помощью устройства контроля ошибок.
Во время работы НМЛ две пары вращающихся головок записывают на ленту два перекрывающихся набора дорожек.
Первая головка в каждой паре записывает данные, а вторая - проверяет их целостность, выполняя «воспроизведение после
записи» RAW (Read-After-Write). При вращении магнитные головки движутся по одной и той же траектории. Первая
головка записывает дорожку на пустой ленте, а вторая - воспроизводит только что записанные данные. Далее первая головка
записывает следующую дорожку и процесс повторяется. За один оборот барабана НМЛ VXA записывает пары идентичных
пакетов под различными углами. Кроме того, выполняется так называемая запись с нулевым допуском ZTW (Zero Tolerance
75
Technical sciences - Open specialized section
У каждого пакета есть уникальный адрес, по которому буферный сегмент в правильную последовательность пакетов,
независимо от порядка, в котором они воспроизводились. Безошибочно воспроизведенные при первом проходе пакеты
остаются в буфере. Другие пакеты воспроизводятся за последующие проходы и добавляются до тех пор, пока не будет
восстановлена вся последовательность данных. В формате VXA применяется выполняемая в два этапа четырехуровневая
процедура исправления ошибок. Во-первых, каждый пакет содержит ECC-код исправления ошибок Рида-Соломона (ReedSolomon), который позволяет устранять ошибки, обычно вызываемые шумом или фазовыми сдвигами. Во-вторых, при
сборке пакетов в буферном сегменте они размещаются в узлах матрицы, в которой для исправления ошибок применяется
трехмерный ECC-код Рида-Соломона (по осям X, Y и по диагонали). Такая схема позволяет исправлять до двух ошибочных
пакетов в каждой строке, столбце и диагонали буферного массива. Таким образом, в VXA вероятность появления ошибочного бита снижается до . Режим переменной скорости (VSO) позволяет устранить обратный задержки, и вызваны захватами
износ ленты. Устранение захватов снижает и скорость износа механизма накопителя. При использовании формата VXA
скорость МЛ как бы подстраивается под скорость поступления данных. В случае перерыва в передаче данных механизм
останавливается и переходит в так называемый режим готовности к дальнейшей работе. Отсутствие захватов и режим
готовности в VXA позволяют сократить время архивирования и восстановления данных. Например, время перехода НМЛ
VXA из режима готовности в рабочее состояние составляет 25 мс, что почти в 80 раз меньше, чем максимальная длительность
обратного захвата (в отдельных случаях эта величина достигает 2 с) в потоковом устройстве (рис. 3, а, б).
Technical sciences
Technical sciences - Open specialized section
Write), которая гарантирует надежное сохранение данных на ленте. При этом вторая (замыкающая) головка воспроизводит
только что записанные пакеты - так же, как и при выполнении RAW. Если с помощью ECC-кода обнаруживается пакет с
ошибками, то НМЛ VXA записывает такой пакет повторно.
При воспроизведении данных в формате VXA используются все четыре головки. В этом случае пакеты воспроизводятся
путем многократного сканирования и гарантируется, что каждый из них воспроизводится по крайней мере один раз.
Геометрия дорожек и их наклон несущественны, ведь процедура воспроизведения пакетов от этих параметров не зависит.
Такой подход исключительно эффективен для обеспечения совместимости VXA накопителей.
Возможна ситуация, когда дорожка смещена и совмещение со следом магнитной головки практически невозможно. В
таком случае, пытаясь воспроизвести данные, потоковый накопитель осуществляет обратный захват и зачастую безвозвратно
теряет данные с ленты. В VXA пакеты с данными размещаются в буфере по мере воспроизведения магнитными головками.
Далее в буфере восстанавливается правильный порядок этих пакетов, а данные передаются системе. Следовательно,
достигается высокая совместимость НМЛ.
Формат VXA позволяет создавать принципиально новые устройства со значительно более привлекательным
соотношением цена/производительность и находить более надежные решения для профессиональных приложений класса
предприятия, а также там, где требуется экономить средства. НМЛ VXA максимальная емкость картриджей для которых
достигает 66 Гбайт (с компрессией 2:1), предлагаются в вариантах с интерфейсами SCSI-2 Single-Ended (SE), Ultra2 Wide
SCSI (LVD/SE) и даже FireWire (IEEE1384).
Версия НМЛ VXA-1 позволяет записывать данные со скоростью до 6 МБ/c. Емкость буфера данных - 4 Мбит. Конструктивно приводы могут быть выполнены как встраиваемые или внешние устройства. Для них используется три типа
носителей: V6 с оригинальной емкостью 12 ГБ (24 ГБ с компрессией), V10 - 20 (40) ГБ и V17 - 33 (66) ГБ при длине МЛ 62,
107 и 170 м, соответственно. Для сжатия данных также используется алгоритм ALDC. Среднее время безотказной работы
НМЛ достигает 300 тыс. ч. На МЛ наносится специальное покрытие AME (Advanced Metal Evaporated), которое увеличило
срок ее службы до 30 лет, причем за это время МЛ может выдержать 20 тыс. проходов. Стандартный DDS-носитель выдерживает только- 2 тыс. проходов.
Поскольку даже 66 ГБ данных для многих пользователей недостаточно, то в активе у Ecrix имеются устройства типа
VXA RakPak, AutoPak и AutoRak. В частности, RakPak - это версия НМЛ VXA-1 для размещения в стандартной 48- см
стойке. Блок высотой 1U включает два НМЛ VXA-1; таким образом, общая емкость устройства достигает 132 ГБ, а скорость
передачи данных составляет 12 МБ/с. НМЛ VXA-1 совместимы практически с любыми операционными системами, в
частности, с Windows, Linux, Novell, UNIX, OS/2 Warp и MacOS. Большинство операционных систем автоматически распознают эти НМЛ без специальной настройки.
AutoRak - это блок высотой 2U, представляющий собой автозагрузчик (autoloader) для стоечных систем, работающий с
10 картриджами. Максимальная емкость достигает 660 ГБ.
Вариант AutoPak имеет максимальную емкость (с компрессией) до 1980 ГБ (рис.4).
При использовании двух НМЛ VXA-1 данное устройство представляет собой мини-библиотеку RAIL (Redundant Arrays
of Independent Libraries), оперирующую с 20 картриджами.
Версия НМЛ VXA-2 имеет емкость 80 ГБ и скорость обмена данными до 10 МБ/с.
Рис. 4. Вариант VXAустройства типа AutoRak.
Продольная запись
QIC/Travan
Кассетные НМЛ формата QIC (Quarter-Inch-Тape Cartridge) были выпущены компанией 3M в 1972 г. для нужд телекоммуникаций. Вскоре эти недорогие накопители стали использоваться в компъютерной технике, в частности, в автономных
персональных компъютерах. Со временем формат был модифицирован – появились разновидности продольной записи
с новыми свойствами. В частности, вариант формата Travan стал попыткой обеспечить наряду с повышенной емкостью
обратную совместимость с более ранними форматами QIC. Хотя устройствами QIC и Travan уже не пользуются, технологии
продольной записи продолжают совершенствоваться.
SLR. В 1996 г. компания Tandberg Data ASA предложила формат Scalable Linear Recording (SLR), для записи на МЛ шириной 6,35 мм. Используется полностью закрытый картридж с массивным металлическим основанием и установленными внутри подающей и приемной катушками (рис.5). Обе катушки приводятся в движение изоэластичным специальным ремнем,
который имеет высокую и стабильную эластичность по всей длине и ширине. Картридж имеет лишь небольшое окошко
для контакта головки записи-воспроизведения с МЛ и ролик, который сообщается с приводным ремнем внутри картриджа
и с ведущим валом привода, расположенным на несущей плите механизма транспортирования ленты (МТЛ). Таким
образом, МТЛ имеет минимальное количество движущихся частей (магнитная головка и ведущий вал), а, следовательно,
максимальную надежность конструкции и самую высокую экономичность в энергопотреблении.
76
Рис. 5.
Кроме того, ввиду постоянного привода за наружный слой рулонов с магнитной лентой натяжение её от начала до конца
остается неизменным, не надо делать систем слежения на изменением натяжения. Отличительное кассет типа изоэластик со
стороны несущей алюминиевой пластины нет отверстий для привода от шпинделей МТЛ (гладкая поверхность).
Верхняя кассета рассчитана на применение магнитной ленты шириной 6.25 мм, в нижняя меньшая на магнитную ленту
шириной 3,81 мм. Кроме того применяются и более совершенные кассеты, обеспечивающие более низкий коэффициент
детонации фирмы Шлюмбержер (Франция) на магнитную ленту шириной 12,7 мм (правая внизу).
На МЛ при изготовлении наносятся специальные синхродорожки, которые всегда воспроизводятся при ее движении (как при записи, так и при воспроизведении), а сервосистема на основе воспроизводимого синхросигнала постоянно
корректирует положение магнитной головки по высоте. Кроме того, головка записи-воспроизведения имеет дополнительный
рабочий зазор, который позволяет воспроизводить только что сделанную запись, то есть образует сквозной канал записивоспроизведения. Магнитная головка называется комбинированной. Использование сервосистемы позволяет существенно
увеличить количество дорожек на ленте (до 192), не прибегая ни к каким другим приемам.
Начиная с модели SLR100 для записи используется способ Variable Rate Randomizer – один из вариантов PRML,
разработанный компанией Overland Data специально для устройств продольной записи. Все эти усовершенствования
способствовали увеличению как объема несжатых данных (50 ГБ), так и скорости записи (10 MБ/с). Компания Tandberg
весьма высоко оценивал потенциал своего формата, обещая предоставить емкость до 800 ГБ на картридж и скорость записи
до 13 MБ/с.
НМЛ SLR имеют меньшую стоимость, чем DDS4 и младшие модели могут быть использованы в системах начального
уровня, где обычно применяют устройства DDS.
ADR. С появлением в 80-х годах CD-ROM многие предрекали закат НМЛ. Однако, новые исследования и технологии
позволили НМЛ спокойно выдержать натиск оптических накопителей. Тем не менее, появление в 1999 г. новой компании
77
Technical sciences - Open specialized section
Technical sciences
Technical sciences
Technical sciences - Open specialized section
OnStream с форматом Advanced Digital Recording (ADR) продольной записи на 8-ми мм ленту было до некоторой степени неожиданным. Компания OnStream была выделена из электронного гиганта Philips специально для разработки формата ADR.
К основным инновациям формата ADR можно отнести:
• встроенные в МЛ средства сигнализации о положении головки сервосигнализация (buried servo signaling);
• многоканальная запись;
• переменная скорость обмена данными;
• повышенная надежность записи.
Сервосигнализация позволяет головке точно отслеживать движение МЛ, что дает возможность значительно повысить
плотность размещения дорожек. Помимо этого, сервосигнализация используется для обеспечения целостности данных.
Известно, что магнитное покрытие ленты намагничивается относительно высокочастотным информационным сигналом
только в тонком поверхностном слое (примерно 10% толщины). Если в этом же рабочем слое записывать сигнал более
низкой частоты, то он проникает на большую глубину, и поверх него может быть записан информационный сигнал, то есть
в этом случае в рабочем слое ленты сосуществуют два сигнала, располагающиеся в разных слоях. Более низкочастотный
сервосигнал представляет собой ряд синусоидальных волн, записанных поперек ленты (рис. 6,а). Фазы четных и нечетных
волн сервосигнала отличаются на 180°. Информационные дорожки пересекают синусоиды в точках, находящихся в
противофазе, так что суммарный сигнал равняется нулю. При смещении головки воспроизводимая разность сервосигналов
пропорциональна смещению, а направление смещения определяется фазой сервосигнала.
Рис. 6. Конструкция механизма DLT b и его элементы.
Другим нововведением формата является восьмидорожечная тонкопленочная магниторезистивная головка. Запись и
воспроизведение восьми дорожек одновременно позволяют снизить скорость движения МЛ, сохранив производительность.
В свою очередь, низкая скорость МЛ уменьшает трение, и генерируемое тепло, потребление энергии, уровень шума и износ
МЛ.
Наилучшая производительность НМЛ достигается в том случае, когда поток информации не прерывается. Это условие
выполняется при низких скоростях обмена, когда компьютер всегда успевает обработать и доставить данные НМЛ. В
потоковых НМЛ скорость движения МЛ постоянна, и в случае десинхронизации обмена МЛ приходится останавливать.
Формат ADR позволяет непрерывно изменять скорость МЛ и скорость обмена от 0,5 до 2 MБ/с (для несжатых данных),
согласуя их со скоростью обмена данными компьютера.
Что касается обеспечения целостности данных, то большинство НМЛ используют метод “воспроизведение в процессе
записи” (Read-While-Write – RWW). В формате ADR это реализуется с помощью соответствующих головок воспроизве-
78
дения. Сервосигнализация позволяет устройствам ADR на лету определять дефектные участки МЛ. Участок, на котором
пропадает сервосигнал отмечается как дефектный, а запись возобновляется только при восстановлении сервосигнала. Более
того, в НМЛ ADR используется код контроля ошибок как для горизонтальных, так и для вертикальных дорожек. В результате
обеспечивается очень низкая вероятность ошибки .
В НМЛ ADR следующего поколения (ADR2.60IDE) количество дорожек на МЛ было увеличено вдвое (вместо 192 стало
384), емкость картриджа достигла 60 ГБ сжатых данных, а скорость записи – 5 MБ/с. Компания OnStream не сомневается
в том, что НМЛ ADR и по цене и по функциональным возможностям являются оптимальным решением для серверов
начального уровня.
Продольно-серпантинная запись
Этот формат записи на МЛ отличается от продольной записи тем, что операции записи-воспроизведения выполняются
как при прямом, так и при обратном движении МЛ.
DLT (наклонно-строчная запись)
Формат записи DLT (Digital Linear Tape) разработан в середине 1980-х гг. компанией DEC (Digital Equipment Corporation),
для своих знаменитых компъютеров MicroVAX. Первые коммерческие устройства появились в 1989 г., а в 1994 г. права на
формат перешли к компании Quantum. НМЛ DLT имеет уникальный лентопротяжный механизм, минимизирующий контакт
МЛ с направляющими роликами и головкой (рис. 6,б).
В НМЛ применяется двухмоторная система, управляемая компьютером, что позволяет с высокой точностью
регулировать скорость движения МЛ для оптимизации операций записи-воспроизведения. Данные записываются по всей
длине МЛ шириной 12,7 мм на параллельных дорожках, которые группируются в пары. При достижении конца МЛ головки
устанавливаются в новую позицию, после чего выполняется запись в противоположном направлении. На МЛ размещается
128 или 208 дорожек. При записи используется метод SPR (Symmetric Phase Recording ), с помощью которого данные на
смежных дорожках размещаются под разными углами ( обычно ) (рис. 6,в).
Четырехканальная система записи-воспроизведения позволяет получить скорость обмена данными 5 MБ/с для несжатых
данных. Достоверность информации обеспечивается кодами, контролирующими ошибки, а именно, кодом Рида-Соломона
для каждых 64 КБ пользовательских данных, 64-битовым CRC и 16-битовым EDC.
Информация о данных хранится в самом начале ленты и считывается в память после установки картриджа. Изменение
этой информации происходит в памяти устройства до тех пор, пока картридж не будет выгружен и буферные данные не
записаны на ленту. Такой способ работы требует больше времени на операции загрузки и выгрузки МЛ из устройства,
но позволяет очень эффективно использовать НМЛ при работе с большим количеством отдельных файлов. Информация о
данных на МЛ сохраняется при потере или сбое питания и записывается на нее при его восстановлении. Формат записи на
ленту позволяет очень быстро позиционироваться по архивам.
Три фактора определяют большую емкость НМЛ формата DLT. Во-первых, DLT использует МЛ шириной 12,7 мм.
Во-вторых, его картридж почти вдвое больше 4- и 8-мм. В-третьих, МЛ практически полностью заполняет картридж,
состоящий из одной катушки, в отличие от 4- и 8-мм устройств, которые имеют две катушки (причем одну пустую). НМЛ
DLT предоставляет вторую катушку, которая подхватывает конец МЛ.
DLT-картридж имеет размеры: длина – 10,6 см, ширина – 10,5 см, высота – 2,5 см. Длина хранимой в нем МЛ может варьироваться от 363 м до 554 м. На корпусе картриджа имеется специальная защелка, предотвращающая случайную запись на
МЛ. Обычно используются три типа картриджей, окрашенных в разные цвета: DLTtape III (серый), DLTtape IIIXT (белый),
DLTtape IV (черный).
Технологические усовершенствования в НМЛ DLT8000 позволили увеличить его емкость до 40 ГБ (80 ГБ со сжатием), а
скорость передачи данных довести до 6 МБ/с (12 МБ/с). Эти накопители полностью совместимы с НМЛ DLT4000 и DLT7000,
в которых используются картриджи DLTtape IV. Кроме того, НМЛ DLT8000 может воспроизводить и запмсывать картриджи
DLTtape III и DLTtape IIIXT.
НМЛ DLT предназначены для интенсивного использования в сетях среднего размера. Среднее время безотказной работы
MTBF (Mean Time Between Failure) при полной нагрузке составляет около 200000 ч. Ресурс блока головок не превышает
30000 ч., а долговечность МЛ довольно высока – более 1 млн. проходов. Однако, следует помнить о том, что для заполнения
DLT картриджа требуется около 50 проходов, тогда как для 8-мм только один. И все же для своих МЛ фирма Exabyte
гарантирует лишь 1500 проходов.
Одним из недостатков НМЛ DLT является высокая потребляемая мощность. Устройствам AIT требуется в среднем 12 Вт,
Mammoth – 15 ВТ, а DLT – 35 Вт.
В 1998 г. компания Quantum реализовала новый формат записи Super DLT (SDLT) в НМЛ DLT220N, который включил в
себя целый ряд новшеств, в частности:
• оптически управляемую магнитную запись (Laser Guided Magnetic Recording – LGMR);
• оптическое слежение за дорожкой Pivoting Optical Servo (POS), являющееся ядром LGMR, и объединяющее магнитную запись высокой плотности с лазерной системой позиционирования головок;
• кластерные магниторезистивные головки (Magneto Resistive Cluster heads – MRC);
• усовершенствованный способ записи ERP (Enhanced Partial Response) –модифицированный вариант PRML;
• технологию изготовления металлопорошковой ленты AMP (Advanced Metal Powder, 1900 Э).
Объединение оптической и магнитной технологий позволило добиться качественно нового результата. Данные в
SDLT записываются на одной стороне МЛ, а сигналы слежения за дорожками – на обратной. Это дает возможность не
только очень точно позиционировать головки и соответственно повысить поперечную плотность записи, но и на 10-20%
увеличить емкость МЛ. Поскольку серводорожки (три) нанесены на МЛ еще в процессе ее производства, то не требуется
переформатирование МЛ. Сервосигналы вырабатываются известным методом трех лучей. Так как оптический способ
слежения является бесконтактным, то удается надежно отслеживать как перпендикулярные, так и поперечные колебания
МЛ во время ее движения. Помимо этого система LGMR хорошо защищена от случайных внешних воздействий.
SDLT имеет внутреннее микропрограммное обеспечение, которое управляет интерфейсом (SCSI), контролем ошибок,
сжатием данных, скоростью ленты, форматированием данных.
В одном картридже первой модели DLT220N хранится 110 ГБ данных без сжатия (220 ГБ со сжатием), а скорость передачи
данных достигает 11 МБ/с (22 МБ/с со сжатием). Поперечная плотность записи 35,3 дор/мм. Максимальная скорость по
шине SCSI в пакетном режиме – 80 МБ/с. Среднее время наработки на отказ при 100% нагрузке составляет 250000 ч.
SDLT обеспечивает обратную совместимость с НМЛ DLT8000, DLT7000, DLT4000 и картриджами типа DLTtape IV.
LTO. В области НМЛ постоянно шла и идет необъявленная война форматов. Все описанные выше форматы являются
патентованными, а это препятствует здоровой конкуренции. Для того, чтобы изменить в какой-то степени сложившуюся ситуацию
79
Technical sciences - Open specialized section
Technical sciences
Technical sciences
компании Hewlett-Packard, IBM и Seagate Technology, разработали открытый для всех формат продольной (продольно-серпантинной) записи – Linear Tape Open (LTO). Новый формат позволяет создавать устройства с различными функциональными возможностями и техническими характеристиками, работающими как на отдельном сервере, так и в сложных сетевых средах, как с
приложениями, где требуется быстрый доступ к данным, так и с такими приложениями, для которых более важным является их
объем. Исходя из этих соображений были предложены две реализации формата LTO: Accelis, предназначенная для приложений,
требующих быстрого доступа к данным, и Ultrium – для хранения больших объемов информации [4].
Несмотря на различия этих двух вариантов реализации, каждый из них содержит все ключевые особенности формата
LTO. Что же касается самих особенностей, то в формате сделана попытка воплотить все лучшее из того, что наработано для
устройств продольно-серпантинной записи.
Прежде всего увеличено число каналов записи-воспроизведения. Первая генерация LTO предусматривала
8 каналов, а в дальнейшем их число возросло. Улучшены также сервосистемы и конструкции магнитных головок,
что обеспечивает точное их позиционирование и высокую плотность записи. Целостность данных поддерживается
надежным логическим форматом, который включает алгоритм сжатия и сигнал на основе dk – ограниченного кода.
Реализована динамическая перезапись данных, записанных на дефектных дорожках. Картридж содержит встроенную
память LTO Cartridge Memory (LTO-CM). Наконец, записываемые блоки данных точно индексируются с помощью кодирования продольного положения на серводорожках. Это позволяет выполнять быстрый поиск новых блоков и упрощает
обнаружение ошибок и восстановление данных.
С целью максимального использования магнитной поверхности формат LTO предусматривает разбиение МЛ на узкие
зоны дорожек для записи. Число этих зон зависит от реализации формата: для Ultrium оно равно четырем, тогда как для
Accelis – двум. Блок МГ покрывает одну зону и заполняет ее последовательно. Сверху и снизу каждой зоны располагаются
сервополосы, информация в которых используется сервосистемой для управления положением блока головок.
Реализация формата Accelis – это быстрота доступа. Конструкция устройства направлена на обеспечение минимального
времени доступа к данным, жертвуя при этом их объемом. МЛ сужена до 8 мм, соответственно количество дорожек
уменьшено до 256, а ее длина равна 216 м. Это позволяет разместить 25 ГБ несжатых данных, при скорости обмена 10 MБ/с.
Картридж содержит две бобины (Ultrium – одну). Поскольку тракт МЛ полностью находится внутри картриджа, он
может вставляться в НМЛ без предварительной перемотки в начало. Как следствие – среднее время поиска составляет менее
10 с. Формат Accelis был реализован в системе IBM Magstar MP 3570, но при решении реальных задач не смог показать преимуществ перед Ultrium, и его производство было прекращено.
Реализация формата Ultrium – это решение проблемы больших объемов. Данный формат предоставляет большую
емкость и высокую скорость обмена. Первое поколение НМЛ LTO позволяло записывать 100 ГБ несжатых данных на одном
картридже, при этом скорость обмена составляла 20 MБ/с. Сам картридж содержал 600 м МЛ шириной 12,7 мм. Блок головок
записи-воспроизведения сконструирован таким образом, чтобы записываемые данные сразу же проверялись. При заполнении одной зоны МЛ блок головок перемещается, и запись производится в следующей зоне.
Устройства Ultrium поставляются сегодня на рынок, в частности, такими компаниями, как Hewlett-Packard, IBM и Seagate.
Накопители и носители информации LTO различных производителей совместимы между собой с учетом поколения.
Формат LTO регламентирует совместимость процесса воспроизведения на два поколения назад, а процесса записи на одно
поколение назад (рис.7).
Technical sciences - Open specialized section
Рис.7. Накопители LTO формата Ultrium
Рис. 8. Внешний вид (а) и устройство (б) картриджа Ultrium LTO - 2
80
Technical sciences
В настоящее время (2010 год) используется формат Ultrium LTO пятого поколения (LTO-5). НМЛ LTO-5 обеспечивает запись на одну кассету 1,5 ТБ несжатых данных, что условно соответствует 3 ТБ при аппаратном сжатии (табл. 1). Это связано
с тем, что для 1 – 5 поколений предполагается средний коэффициент сжатия 2:1, а для 6 – 8 поколений – 2,5:1.
Таблица 1.
LTO-6
План
3,2 TB
LTO-7 LTO-8
План План
12,8
6,4 TB
TB
270
315
472
Да
Да
Да
Да
Да
Да
Да
Да
Да
В НМЛ формата LTO используются картриджи типа RW (Read/Write — МЛ для воспроизведения и записи), типа WORM
(Write Once, Read Many — картриджи со специальной электронной схемой, допускающей только однократную запись и
многократное воспроизведение), а также чистящие картриджи UCC, совместимые со всеми устройствами, для проведения
технического обслуживания НМЛ (рис.8).
Лента внутри картриджа LTO наматывается на одну катушку, являющуюся при установке картриджа подающей. На
конце ленты закреплен специальный концевик (рис.8,в), который используется НМЛ для надежного захвата ленты и фиксации ее на приемной катушке, находящейся внутри накопителя.
17. Концевик на ленте картриджа Ultrium LTO.
Каждый картридж LTO содержит специальный встроенный чип LTO-CM (Cartridge Memory) (рис.8,г). В 1-3 поколениях
этот чип предоставляет доступ к 128 блокам памяти, по 32 байта каждый, то есть к 4096 байтам. В LTO-4 его емкость увеличена до 8192 байт. Данные памяти могут считываться или записываться поблочно при помощи специального бесконтактного
RFID - считывателя. Содержимое памяти используется для идентификации лент и для опознавания НМЛ поколения LTO.
Каждый НМЛ LTO содержит считыватель для LTO-CM. При этом выпускаются как внешние считыватели, для
использования в составе ленточных библиотек, так и автономные считыватели. Некоторые из них средствами LTO-CM
позволяют временно заблокировать доступ к данным на картридже до ввода разрешающего доступ ключа, что может
использоваться, например, при перевозке картриджей с конфиденциальной информацией.
Цвета картриджей LTO Ultrium стандартизированы большинством производителей, чтобы легко визуально отличать
различные поколения (табл. 2).
Таблица 2.
Цвета картриджей LTO Ultrium различных производителей
Производитель
UCC
LTO-1
LTO-2
LTO-3
LTO-4
LTO-5
Официально подтверждённые консорциумом LTO производители
EMTEC
Чёрный
Чёрный
Пурпурный
FujiFilm
Чёрный
Пурпурный
Серо-синий
Зелёный
HP
Оранжевый
Синий
Тёмно-красный
Жёлтый
Зелёный
IBM
Чёрный
Чёрный
Пурпурный
Серо-синий
Зелёный
Imation
Чёрный
Пурпурный
Сине-серый
Зелёно-синий
Maxell
Серый
Чёрный
Пурпурный
Сине-серый
Зелёно-синий
Quantum
Чёрный
Чёрный
Пурпурный
Синий
Зелёный
Кирпичный
Sony
Чёрный
Пурпурный
Серый
Зелёный
Tandberg
Серый
Чёрный
Пурпурный
Сине-серый
TDK
Серый
Чёрный
Пурпурный
Сине-серый
Сине-зелёный
Другие производители
Overland
Зелёно-синий
RPS
Чёрный
Пурпурный
StorageTek
Пурпурный
Зелёный
Verbatim
Чёрный
Пурпурный
Сине-серый
….
Электромагнитная многоканальная продольная запись на магнитной ленте для аппаратуры исследования планеты Марс.
В 1980 году американская фирма Bell end Howell разработала широкий ряд аппаратуры для продольной многоканальной
(до 42) электромагнитной записи на магнитную ленту шириной 25,4 мм и назвала это поколение «Mars- 1000,1400,2000 и
81
Technical sciences - Open specialized section
Основные параметры НМЛ LTO различных производителей
Поколение
Параметр
LTO-1 LTO-2 LTO-3 LTO-4 LTO-5
Год появления
2000
2003
2005
2007
2010
100
200
400 GB 800 GB 1,5 TB
Физическая емкость
GB
GB
FH:80 FH:120
Максимальная скорость, Мбайт/с
15
40
180
HH:60 HH:80
Поддержка WORM
Нет
Нет
Да
Да
Да
Поддержка шифрования
Нет
Нет
Нет
Да
Да
Поддержка разбиения на разделы (partitioning)
Нет
Нет
Нет
Нет
Да
Толщина ленты, мкм
8,9
8,9
8,0
6,6
6,4
Длина ленты, м
609
609
680
820
846
Количество дорожек
384
512
704
896
1280
Количество головок
8
8
16
16
16
Количество проходов на полосу
12
16
11
14
20
Линейная плотность, бит/мм
4880
7398
9638
13300
15143
Способ записи
(1, 7) PRML PRML PRML NPML
Technical sciences
др.(рис.9). Все аппараты для уменьшения веса и размеров в плане имеют только оосное (одна над другой) расположение
катушек типа 2 (стандартных). Самые большие катушки были применены в аппарате Mars-2000 диаметром 405 мм (№ 40).
Рис. 9. Продольная многоканальная электромагнитная запись на магнитной ленте
в аппаратах для исследования планеты Mars
Technical sciences - Open specialized section
Магнитные головки были применены с шахматным расположением сердечников, тракт ленты был применен с замкнутой
рабочей зоной с двумя ведущими валами, обеспечивающим самые высокие параметры по стабильности мгновенной скорости
движения магнитной ленты.
Новые горизонты
Для создания существующих магнитных дисков применяются технологии, при которых на диск напыляют верхний один
слой магнитотвердого материала- носителя информации (рис.10,а).
Рис. 10. Новые горизонты для электромагнитной записи информации.
При этом осуществляется при продольном перемещении ленты известная всем продольная запись. Новый
способ, предложенный фирмой Fufitsu (рис.10,б), включает дополнительный подслой из магнитомягкого материала
(низкоуглеродистого железа) и применения вертикального (перпендикулярного) намагничивания, что позволяет достичь в
восемь раз большей плотности записи. Ею предлагается сначала нанести кобальт-рутений-кобальтовый слой, являющийся
сложным ферромагнетиком (магнитотвердым материалом), который оказывает физическое влияние на магнитный слой. Суть
этого влияния состоит в повышении стабильности магнитных полей записываемого слоя и предотвращения спонтанного
размагничивания, и, следовательно, потери информации. Это явление учеными ещё пока до конца не изучено. Тем не менее,
82
Technical sciences
такая технология позволяет применять перпендикулярную запись и повысить плотность записи до 50 Гбит/кВ. см. Данной
технологией заинтересовались многие производители жестких магнитных дисков. А можно задать вопрос, а почему бы эту
технологию не попробовать применить для гибких магнитных дисков? Изготовить такую двухслойную магнитную ленту и
провести тщательные эксперименты, может это также даст прорыв и для электромагнитной записи на ленту! Вот интересное
и достойное применение мозгов молодых инженеров и ученых.
Выводы:
1. Следует отметить, что история накопителей на магнитной ленте насчитывает уже более века, но и сегодня, когда
речь идет о дешевом (в пересчете на один мегабайт) и надежном резервировании и безопасном хранении больших объемов
данных, современным ленточным накопителям никакие другие устройства не могут составить конкуренцию.
2. Альберто Пасе, глава подразделения CERN, ответственного за обработку и хранение информации, отмечает, что
для долгострочного хранения данных лучше использовать ленточные накопители, которые имеют четыре основных
преимущества перед жесткими дисками: 1. - скорость- информации со стимера, считывается в четыре раза быстрее,2надежность, 3- рекордно низкое энергопотребление, 4- безопасность и стоимость- 4 цента против 10 центов за 1ГБ дисков.
При этом инженер IВМ Эвангелос Элефтериу считает что информацию с ленточных накопи телей можно считать спустя
30 лет, в с жестких дисков не более 5 лет.
3. Эвангелос Элефтериу поставил перед собой задачу разработать картридж для стимера плотностью 100Гбит на
квадратный дюйм и оборудование, которое сможет считывать с него информацию. Картридж такой плотности может хранить
более 100ТБ информации. Он надеется, что первый прототип такого кассетного накопителя предполагается получить уже в
2014 году.
4. А последовать в решениях новых горизонтов японских фирм для магнитных лент, это разве не стоящее направление.
5. Максимально сопровождать лекционный материал демонстрацией графическим материалом (проспектами или «живыми» образцами промышленной продукции).
Литература:
1. Никамин В.А. Цифровая звукозапись. Технологии и стандарты. – СПб.: Наука и техника. – 2002. – 247 с.
2. Цифровая звукозапись: руководство по CD, мини-дискам, SACD, DVD(A), MP3 и DAT: пер. Дж. Маес, М. Веркамен.
– 4-е изд.– М.: Мир. –2004. – 350 с.
3. Wu Zining. Coding and iterative detection for magnetic recording channels.–Kluwer Academic Publishers. – 2000. – 159 c.
4. Розорінов Г.М., Брягін О.В., Неня О.В. Сучасні магнітні накопичувачі для систем обробки акустичної інформації //
Реєстрація, зберігання і обробка даних. 2003. – Т.5, №3. – С. 91-105.
5. Травников Е.Н. Механизмы магнитной записи. К. «Техника», 1976 , 465 с.
6. Травников Е.Н. Исследование тенденций развития записи звука, изображений и цифровой информации электромагнитным способом. Сборник международной академии науки и высшего образования (МАНВО), 21-26 2013 г. С.44-62.
7. Травников Е.Н., Тумаркин Н.В., Староватов А.А., Омельяненко В.И. Мы были первыми в СССР и мире по разработке
и оснащению электромагнитной записью космонавтов в действующих космических аппаратах отечественной промышленности. Сборник МАНВО, 28.03.- 02.04. 2013 г.
8. Гончаров А.В., Лазарев В.И., Пархоменко В.И. Техника магнитной видеозаписи» Энергия» ,1978г. 400с.
9. Цифровая звукозапись. Пер.с англ.М. «Мир», 2004 г.350с.
10. Лишин Л.Г. Магнитная запись цветных изображений. М. «Энергия» 1979г.117с.
11. Материалы из Интернета.
12. В.А. Бургов. Основы кинотелевизионной техники. М. «Искусство», 1964 г.613 с.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ - ОБЩЕЕ И РАЗЛИЧИЕ В СОЗДАНИЯХ ПРЕДМЕТОВ НАУКИТЕХНИКИ И СРЕДЫ ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА
Участники конференции,
Национального первенства по научной аналитике
Мне близко и понятно любимое в жизни конструирование,
А брату Коле как ведущему архитектору - проектирование,
Одно из них направлено на науки-техники предметов создания,
Второе из них на улучшение среды человечества обитания.
ЕНИТ, XXI век
В статье рассматриваются вопросы конструирования, что относится к конструированию различных устройств и
приборов науки-техники, а что является проектированием среды обитания человечества. Где есть у них общее, а где различное.
Ключевые слова: Конструирование и проектирование.
Почему возникло написание этой статьи? Многие студенты не знают различие между конструированием и проектированием, не знают также многие наши коллеги, а поскольку один из авторов (ЕНИТ) проработал ведущим конструктором свыше
30 лет на головном предприятии средств связи ВПК СССР, то нет вопросов коротко осветить для многих общее и различное
между ними. Согласно литературе «Конструировать (лат.) -. строить, создавать конструкцию чего-либо, строить механизмы,
машины с выполнением проектов и расчетов, например, автомобиль», а термин «Проектировать (нем.) - составлять проект,
например, завода, чертить проекцию, изображать на плоскости какую-то фигуру». И в первом и во втором вариантах нет
строгой четкости понятий, кроме в первом создавать автомобиль, а во втором составлять проект завода. Конечно, эти термины исходят из этапов любых работ согласно ГОСТа 2.102-85, где сказано, что конструирование составляет один из этапов
83
Technical sciences - Open specialized section
Травников Е.Н., канд. техн. наук, гранд-конструктор ВПК СССР, доцент
Третьяков Б. К., капитан I ранга ВМС СССР, канд. техн. наук, доцент.
Государственный университет телекоммуникаций, Украина
Technical sciences
Technical sciences - Open specialized section
проектирования и можно сказать более понятно техническое конструирование как процесс создании я машины, прибора,
любого технического устройства, обладающего внутри себя движущимися узлами, деталями или предназначенного для движения, например, танки, самолеты, корабли, поезда, автомобили и вся техника регистрации информации (рис.1).
Рис. 1. Примеры конструирования.
Нельзя сказать, что Кошкин спроектировал танк Т-34, Королев спроектировал космические корабли, Антонов спроектировал знаменитый ряд самолетов АНов. Все они были сконструированы этими легендарными конструкторами. Основные
виды проектных работ, выполняемых при создании конструкций различной техники, являются научно-исследовательские
работы (НИР) и опытно-конструкторские (ОКР). При создании современных приборов и устройств, не известных ранее,
возникают принципиально новые задачи, решение которых требует глубоких теоретических и экспериментальных исследований. С целью решения проблемных вопросов и получения исходного материала для конструирования (редко для проектирования) проводят НИРы. После успешного решения НИР можно заниматься ОКРами, которые имеют следующие стадии:
1. Разработка технического задания (73);
2. Разработка технического предложения;
3. Разработка эскизного проекта;
4. Разработка технического проекта;
5. Разработка рабочей документации.
Эти все этапы известны из соответствующей литературы и мы их не приводим.
Проектирование (рис.2) выполняется в первую очередь для всех неподвижных объектов среды обитания человека, а
именно: любых зданий, городов, мостов, дворцов спорта и дворцов
правителей, метро и их станций, аэропортов, вокзалов и др., которые неподвижны, гироплатин, арок, музеев дорог, котельных, заводов и многих других сооружений промышленного и социального назначения. Люди, которые этим занимаются,
84
Technical sciences
называются проектантами, хотя и в них бывают конструкторские работы с геометрическими и сопроматными расчетами и
отдельными движущимися механизмами, например лифтами в зданиях.
Выводы:
1. При разработке движущихся объектов или имеющих внутри себя движущиеся узлы (механические или электронные)
следует пользоваться термином «Конструирование».
2. При разработке неподвижных объектов среды обитания человека (домов,вокзалов, городов и др.) следует пользоваться термином «Проектирование».
3. Предметов конструирования во много сотен и тысяч раз больше чем объектов проектирование, перечисление их
бы заняло отдельную книгу.
4. Вся техника регистрации информации относится только к конструированию.
Некоторые авторы, например,по л.1 безграмотно отвечают на вопросы конструирования и проектирования, очевидно
никогда с ними не сталкиваясь.
Литература:
1. Я. Дитрих. Проектирование и конструирование. Перевод м польского. «МИР», М. 1981г.454с
2. Конструирование приборов. В двух томах, перевод с немецкого под редакцией доктора техн. наук профессора В.
Краузе. М., «Машиностроение» 1987 г.
3. АЛ. Пунин. Архитектура отечественных мостов. Л. «Стройиздат» 1982г.151с.
4. АВ. Бильченко. Транспортные туннели. Харьков, 2008г. ХНАДУ, 263 с
5. Г.С Фишер, Б.В. Клочков. Предварительно напряженные мосты. М. «Транспорт» 1964 г.142 с
6. Пересечения в разных уровнях на городских магистралях. М. «Высшая школа», 1977 г.427 с
7. Колищук В.Т., Травников Е.Н. Конструирование и расчет магнитофонов. К. «Техника», 1965 г.386 с
8. Травников ЕН. Механизмы магнитной записи. К.,»Техника», 1976 г.457 с.
9. Алексей Гутнов. Мир архитектуры. М.,«Молодая гвардия», 1985 г350 с.
10. Материалы из интернета
85
Technical sciences - Open specialized section
Рис.2. Примеры проектировнаия.
OPEN INTERDISCIPLINARY SECTION
ЛЮБОВЬ К ЖЕНЩИНАМ И ДРУЗЬЯМ В ЖИЗНИ ТВОРЧЕСКИХ МУЖЧИН
Травников Е.Н., канд. техн. наук, гранд-конструктор ВПК СССР, доцент
Государственный университет телекоммуникаций, Украина
Участник конференции
В статье рассматривается творческое вдохновение , возникающее от любви к самому прекрасному- женщине.
Ключевые слова: Любовь к женщине, творения.
The article is a creative inspiration coming from love to the most beautiful thing ever - a woman.
Keywords: love to a woman, creation.
Женщина нас вдохновляет и на яркие творения направляет.
Она для нас всегда красоты идеал, а мы для неё - пьедестал,
Женщина нам крылья счастья даёт и к свершением зовет,
Хочу под красотой её жить и прекрасное всегда творить!
ЕНИТ, ХХ1 век.
Творческие личности всегда под эгидой прекрасных женщин жили и много хорошего во всех областях творили: науке,
технике, искусстве, поэзии, художестве, литературе, воинских делах, воспевали в песнях и стихах. Автор как тоже творческая личность, начиная с юности изобретатель, дипломированный лучший конструктор промышленности средств связи
СССР за 1987 год, технический писатель и поэт, преподаватель всегда чувствовал на себе влияние прекрасных женщин и
попытается ниже это раскрыть в форме стихов стиля «рубаи», основоположником которых был Омар Хай- ям , Тахир Баба,
Рудаки (все Восток Х-Х1 век) и первый свой рубаи (сейчас их 9700) автор посвятил своему Учителю Омару Хайяму:
«Не раз на сложном жизненном пути,
Когда я уставал и не хотел вперед идти,
Спасал меня быть может только ты,
Твой оптимизм и чаша чистого вина,
Снимали боль души и горечь от зла»
Творческим личностям в жизни приходится значительнее сложнее, чем обычным простым и хорошим людям, больше им
попадается завистников, недоброжелателей, а то и врагов. И в преодолении порочных действий этих людей только любимая
женщина всегда давала силы;
Один себя не щадит и полезное обществу творит,
Другой завистью сдыхая, подлостью горит,
И только женщина любя, всегда поддерживал меня,
Нежность её я черпал и творения полезные подымал!
********
Кроме того, творческих личностей поддерживают близкие коллеги, друзья и многие простые хорошие люди, которых всё
же больше чем плохих и это очень хорошо и обнадеживает!
Везде, где счастье мне судьба даёт,
Вокруг меня стоит в основе неплохой народ
Поэтому врастают мысли в тот металл,
Что сдерживают мира злобный капитал
На расстоянии ушедших лучших юных лет,
Когда уж прежних многих интересов нет,
Друзей я вспоминаю многих дорогих,
И сердцу нет приятней минут иных!
*******
*******
Привык не годы я свои считать,
А то, что можно в них создать,
Но лишь седой стал другое понимать,
Что дев красивых не надо забывать
Open interdisciplinary section
Коль движется прогресс, и техника вперед идет,
Знать мысль творца над серостью всегда берёт,
Знать больше все душа людей и нам друзей,
Чем злобою и завистью горящих Мефистополя теней!
*******
*******
За всё надо платить своей ценой,
А иногда и жизнью, каждому родной,
За свет идей я признаю лишь цену,
Тогда не жаль, что раньше покинул сцену
Часто снятся мне друзья, встречи, где бывал и я,
Сердце радостно забилось, вроде не приснилось,
Мы сейчас на дне, в этом мы с народом наравне,
Кто нас туда загнали, нами правят и на нас плевали
*******
*******
За тех, кто в море, мы часто вспоминаем,
И чашу крепкого зелья в застолье поднимаем, Желаем всем, кто
путь сквозь вал девятый ведет, До гавани своей с поднятой головой
дойдет!
Я скучаю без тебя, радость звездная моя,
Как хочу тебе отдаться и другим не заниматься
Я хочу тебе сказать, что успел хорошее создать,
...книга новая моя, скоро ль напишу тебя?
*******
*******
86
Open interdisciplinary section
Оценивайте жизнь не тем, что от неё Вы взяли,
Не тем, какой Вам пост иль ранг придали,
А тем, что с пользой обществу Вы отдали,
Что Вы создали иль кого на смену воспитали!
Ценю я тех, кто сам своим трудом идет,
И цели бескорыстные в багажнике несет,
Себя служению науке без стона отдает,
За труд свой почестей и наград не ждёт!
*******
*******
Не люблю быть собою людям в тягость,
А для друзей я составляю только радость
Когда уйду, то сердце друга тягостно забьется,
Веселый разговор от этой вести оборвется!
На судьбу свою гранд-конструктор не ропщи,
И другого смысла в этой жизни не ищи,
А коль мозг идеи часто озаряют,
Это путь твой Боги искрой проверяют!
*******
*******
Наука и техника, как светская женщина,
Любит чаще ночами себя отдавать,
Завесы чудесной одежды снимать,
Только творцам красоты свои обнажать!
Таланты Боги нам не всем подряд дают,
Да люди злые их совсем почти не чтут,
Злословят, травят, притворно славят,
Но лишь таланты след после себя оставят!
*******
*******
Сижу над расчетами под ночь не вставая,
Книге как женщине любимой себя отдавая, Сработал вдруг клапан
как стража предела,
Закапала кровь носовая, меня отрывая от дела.
Печальна истина всего и мира бренного сего,
Что нет врагов лишь у того, кто стоит ничего,
А против мысли яркой, таланта жизни жаркой.
Стоят шепот восхищенья и зависть отчужденья!
*******
*******
Твой чудный стан Дианы хочу сжимать всю ночь,
Когда рассудка трезвость услали оба прочь, Грудь римскую твою
хочу вдыхать и целовать,
Вот счастья миг, сравнимого с которым не бывать.
Если есть возможность, пью возможность,
Позабыв на миг про мудрость- осторожность,
Красоты твоей нагая неземная нежность,
Морю страсти дает океанскую безбрежность.
*******
*******
Нектар твоих прямых божественных грудей,
Не раз давал губам я в радость наслаждений,
Прошли года, но грудь твоя ещё стройней, И вновь пьянит и тянет
как в хмеле к ней!
Мне известно, что увидев на мгновенье тебя,
Венера застыдилась бы, в ярость придя,
Твои плечики утоляют, как в пустыне вода,
Римские груди ослепляют и кружит голова!
*******
*******
Тоска не выразимая по ком или по чем,
В мой иногда заходит ещё не ветхий дом,
Ине кажется она о том, что сделать не успел,
Что ту единственную Пери собой не обогрел!
Серость под себя строит серый дом,
Чтоб уютно, тихо жилось ему в нём,
А талант дворец для людей творит,
Не печалясь сгорая, что жизнь себе сократит!
*******
*******
Если губ твоих раскрытых не вкушу нектар,
Мрамор римской груди не приму за неба дар,
Значит пусто жил и в работе что-то там творил,
Без тебя они как чаша без вина и сосуд без дна!
Только родившись, мы в очередь стали,
К пропасти вечной, где нет уж печали,
Поэтому не жалей, что жизнь пролетела,
А пока пей красоту и вино желанного тела!
*******
Если буду я, бесконечно целовать тебя,
Нежно гладить тело, все его ложбинки смело, Всею истью нерв
дрожа, ощущать тебя держа,
То в рубаи войдет рубя, мысль достойная тебя!
Сначала я б хотел лучами солнца стать,
Чтобы на пляже диком собой кумир ласкать,
Потом волною нежно в море колыхать,
А после - теплым ветром, чтобы обсыхать.
*******
*******
Ты для меня кумир и божество навсегда,
А наяву ты далека, как на небе та звезда,
Сияешь красотой под стать богине молодой.
Но не достать тебя мне хотя бы чуть рукой!
Мне говорят: «Ручки целуете деве младой,
А ей ведь на Вас наплевать, дорогой!»
А мне все равно на Ваши суждения наплевать,
Я умирая, только их и ножки хотел бы целовать!
*******
*******
87
Open interdisciplinary section
*******
Open interdisciplinary section
Пустой бокал передо мной, пустые дни и мысли,
А полный—в голове вскипают озарений смыслы,
Так и любовь, когда нектаром страсти наполняем
Души и тела радость безраздельно наполняем.
Борьба против тупости, злобы и попросту
человеческой глупости,
Силы нещадно мои подрывает, ценное время
творений сжигает,
Часто мне хочется бросить борьбу и в бесшабашну
податься гурьбу,
Но не простят мне поднятые руки друзья,
вот и дерусь догорая я!
*******
Вот настал мой час, улетать друзья Ленинградцы от Вас,
И не надо много слов, встретимся мы скоро вновь,
Сердцем помню всё тепло я, что Вы дали меня любя,
Стюардесса машет под крылом, чашу полную сейчас, а не потом!
*******
Без искры вдохновения, нет радости творения,
А без творения, нет смысла для творца явления,
Но если ты живешь, молясь другому богу,
Подумай, не случайно ль ты одел чужую тогу?
*******
*******
Зачем красавица похищены когда-то Вы не мной,
И почему не Вам читал свои стихи я под луной,
За многие страданья все ж Всевышний под финал
Мне встречу с Вами как подарок вечный ниспослал!
Кувшин вина из нежных рук твоих,
Хочу в постели разделить на нас двоих,
Науки мудрости всея забыть на миг,
И между ножек дивных читать сей стих!
*******
*******
Встреча с тобой в круге жизни краткой моей,
Обещает счастье и радость до конца дней,
А если встреча извне, то будет больно мне,
Грусть заглушать остается в крепком мне!
Ты осыпь в песке моих ступеней, последней дороги
моей,
Ты нежность страстных желаний, сильнее
юных мечтаний,
Ты кладезь воды прохладной, среди пустыни
беспощадной,
Ты взлет моих идей прощальный, после чего
- финал увы, печальный!
*******
Ты из царских подвалов элитное вино, что мне судьбою в бокал
дано,
Тебя пригубишь бокал, потом ещё глоток и заалеет юности Восток,
Потом ещё и ещё, но вскоре обнажится кувшина большого дно,
И, к сожалению, почему-то мне скоро уходить отсюда суждено!
Ленинградке Татьяне
*******
Узнав, что есть на свете ты,
Я не хочу пустого рая и иной красы,
К твоим устам хочу скорей прильнуть,
А это равно, что в рай земной нырнуть!
*******
*******
Вас разлюбить иль навсегда позабыть,
Равно, что телом пылая, душою остыть,
Как мне достижения, ликом Вашим святить,
Если без страсти и дня мне не прожить!
О, как бы я хотел к твоим устам прижаться,
И в глубь волны любви с тобой растлаться,
Желанное до опромраченья тело всё твоё ласкать,
И хвалу Богу за твое явление в этот мир воздавать!
*******
*******
Твои уста, что розы распустившийся бутон,
Коль я его вкушу, уйду в желанный райский сон,
Где будут ласки гурии без счета мне дарить,
За встречу нашу небо хочу сейчас благодарить!
Я целую ладони раскрытые рук,
Мой кумир и чудеснейший друг,
Бездну счастья дарила ты мне,
Не печалясь о завтрашнем дне!
*******
Open interdisciplinary section
*******
Я вижу фрагмент красивых женских ног, А больше,
хоть мечтая, увидеть я б не смог, Зачем твоя нагая
красота и пылка страсть,
Всегда другому судьбою отдана во сласть?
Улыбка Джоконды и восхитительной линии стан,
Краше Венеры римские груди - страстей океан,
Чуда седьмого этого я б никогда не узнал,
Если тебя о, кумир, истью своей б не познал!
*******
*******
Твои божественные ножки целовать не грех,
А самая прекрасная их всех известных мне утех,
Хочу тебя кумир собою всю плотней обнять,
Усладу страсти пылкой за рай небесный променять!
Снишься мне по ночам мой кумир ты нагая,
Ослепительным блеском света солнца сияя,
Бархат тела богини во сне твой лаская,
Не хочу просыпаться, мираж на яву испаряя!
*******
*******
88
Open interdisciplinary section
Не надо мне громких литавр и сладких фанфар,
Не надо мне злата, горы алмазов и серебра,
Хочу чтобы вечно любимая со мною была,
И счастье элитное с бокала со мною пила!
Кто радости и нежность женского тела познал,
Тот Эверест в этом мире можно сказать узнал,
Горести, зависть, болезни - они все проходящие,
Работа и нежность женского тела, нет им предела!
*******
*******
Моей ты была друг мой, но не со мной,
Снимал я с губ пустыни зной, но он не твой,
Другие груди я ласкал и наперед не знал,
Что ты станешь все же ты моей до конца дней!
*******
Рис.1. Размышления у порога.
Выводы: В творческой работе мужчин женщина является возвышенным стимулом его творческой деятельности.
Женщина может мужчину поднять до вершины Эвереста или оставить в серости и бренности.
С теплом любимой женщины я писал и создавал лучшие свои творения без сомнения
Open interdisciplinary section
Литература:
1. Омар Хайям. Чаша мудрости. Симферополь. Реноме. 1998г.
2. В.Е. Холшевников. Мысль, вооруженная рифмами. Ленинградский университет. 1094г.
3. Травников Е.Н. Избранные рубаи «О жизни, друзьях-товарищах и в сердцах пожарищах»,
4. Материалы LXX международной конференции МАНВО, 14.11-20.11. 2013 г. с.72-89г.
89
CONTENTS
SPACE, TIME, MATTER: EVOLUTIONARY HARMONY OR THE ORDERED CHAOS
EARTH AND SPACE SCIENCES
Astronautics
Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф., ЭВОЛЮЦИЯ ЛОГИК.....................................................................................................................7
Geoinformatics
Набиев А.А., Вахабзаде С.А., Ибрахимили К.З., Гаджимурадова Х.И., Новрузова Г.А., Маммадова У.Н., Маммадова
Ш.М., Маммадли Н.Б., Яхязаде Н.С., МОДЕЛИРОВАНИЕ ГОМОГЕННОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО СТРОЕНИЯ
ЛАНДШАФТОВ АЗЕРБАЙДЖАНА НА КОМПЬЮТЕРЕ................................................................................................................9
Набиев А., Мусаева Г., Сафаралиева Н., Мурсалли Г., Гусейнова Г., Алиева С., Мамиева Г., СОЗДАНИЕ
ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ КАРТЫ ПРИРОДНЫХ И ИСТОРИЧЕСКИХ ПАМЯТНИКОВ И
ДОСТОПРИМЕЧАТЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ДЛЯ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ НЕТРАДИЦИОННЫХ И
ТРАДИЦИОННЫХ ОТРАСЛЕЙ ТУРИЗМА В АЗЕРБАЙДЖАНЕ ............................................................................................... 11
Earth and Space Sciences - Open specialized section
Сарcекова Д.Н., ФЕНОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ ЛИП В ДЕНДРАРИИ АО “ЛЕСНОЙ
ПИТОМНИК” АЛМАТИНСКОЙ ОБЛАСТИ...................................................................................................................................16
PHYSICO-MATHEMATICAL SCIENCES
Discrete mathematic and mathematical cybernetics
В. Матутис, М. Григола, ЧЕЛОВЕК КАК САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ ГЛОБАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ
СИСТЕМЫ, ОБЩЕНИЕ, ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ, АЛГОРИТМ................................................................................20
Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф., ОТ «ХАОТИЧНОГО» К «ГАРМОНИЧНОМУ» МОДЕЛИРОВАНИЮ..................................26
Mechanics of liquid, gas and plasm
Тагаев Х., ЗАКОН АРХИМЕДА ЧАСТНЫЙ СЛУЧАЙ ЗАКОНА ПАСКАЛЯ: ВЕЧНО НЕПРЕДВИДЕННЫЙ
ПАРОДАКСАЛЬНЫЙ – ЭФФЕКТНЫЕ И САМЫЕ УДИВИТЕЛЬНО – КРАСИВЕЙШИЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ТАГАЕВА
ЗА ВСЮ ИСТОРИЮ ФИЗИКИ.........................................................................................................................................................29
CHEMICAL SCIENCES
Chemical sciences - Open specialized section
Г.С. Симонян, КРИТЕРИИ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ α,β-НЕНАСЫЩЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ........................33
Хоботова Э.Б., Грайворонская И.В., СОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА ВОД ШЛАКОВЫМ АДСОРБЕНТОМ......................... 35
Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф., ПЕРИОДИЧНОСТЬ УСТРОЙСТВА И ПОЗНАНИЯ МАТЕРИИ............................................40
MAN-MADE WORLD AS AN INSTRUMENT OF LIFE SUPPORT AND CREATIVE
SELF-EXPRESSION OF MANKIND
ARCHITECTURE AND CONSTRUCTION
Architecture of buildings and structures. Constructive conceptions in architecture
Костюченко О.А., ПРЕДЛОЖЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ФОРМИРОВАНИЮ АРТ-ЦЕНТРОВ..................................49
O. Sinkevych, A. Khir, TYPOLOGY OF NONTRADITIONAL THEATRE SPACES IN LOCAL CONTEXT IN UKRAINE.......51
TECHNICAL SCIENCES
Machinery construction and theoretical engineering
Клюйков Р. С., Клюйков С. Ф., ИДЕАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН...........................................................54
Contents
Materials technology and technology of light and textile industry
Трещалин М.Ю., Трещалин Ю.М., МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ
НЕТКАНЫХ ПОЛОТЕН.................................................................................................................................................................... 57
Processes and machines in agro-engineering systems
Андрианов Н.М., Mei Shunqi, РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ В СУШИЛКАХ С ГРАВИТАЦИОННЫМ
ДВИЖУЩИМСЯ СЛОЕМ..................................................................................................................................................................60
Тагаев Х., ХЛОПКОУБОРОЧНАЯ МАШИНА XXI ВЕКА – ТАГАЕВА......................................................................................65
90
Contents
Safety of human activity
Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф., БЕЗОПАСНОСТЬ РАЗВИТИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА..............................................68
Technical sciences - Open specialized section
Травников Е.Н., Розоринов Г.Н., Толюпа С.В., Крючкова Л.П., ИСТОРИЯ, ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ
РАЗВИТИЯ РАЗЛИЧНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ПРЕДМЕТОВ ТЕХНИКИ КАК СХЕМА ПРЕПОДАВАНИЯ В ВУЗАХ,
НАПРИМЕР ЦИФРОВЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ НА МАГНИТНОЙ ЛЕНТЕ ПО ПРЕДМЕТУ «ТЕХНИКА РЕГИСТРАЦИИ
ИНФОРМАЦИИ»................................................................................................................................................................................71
Травников Е.Н., Третьяков Б. К., КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ - ОБЩЕЕ И РАЗЛИЧИЕ В
СОЗДАНИЯХ ПРЕДМЕТОВ НАУКИ-ТЕХНИКИ И СРЕДЫ ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА..................................................83
OPEN INTERDISCIPLINARY SECTION
Contents
Open interdisciplinary section
Травников Е.Н., ЛЮБОВЬ К ЖЕНЩИНАМ И ДРУЗЬЯМ В ЖИЗНИ ТВОРЧЕСКИХ МУЖЧИН.........................................86
91
Scientific publication
SPACE, TIME, MATTER: EVOLUTIONARY HARMONY OR THE ORDERED CHAOS
Peer-reviewed materials digest (collective monograph) published following the results
of the LXXX International Research and Practice Conference
and I stage of the Championship in Physics, Mathematics, Chemistry, Earth and Space Sciences
(London, May 13 – May 20, 2014)
MAN-MADE WORLD AS AN INSTRUMENT OF LIFE SUPPORT AND CREATIVE SELFEXPRESSION OF MANKIND
Peer-reviewed materials digest (collective monograph) published following the results
of the LXXXI International Research and Practice Conference
and I stage of the Championship in Technical science, Architecture and Construction
(London, May 13 – May 20, 2014)
Layout 60×84/8. Printed sheets 10,70. Run 1000 copies. Order № 01/06-2014.
Publisher and producer International Academy of Science and Higher Education
1 Kings Avenue, London, UK N 21 1PQ